核磁共振原理與故障問題處理關(guān)鍵技術(shù)研究

鐘承雙 茂名市中醫(yī)院設(shè)備科 （廣東 茂名 525000）

內(nèi)容提要： 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，核磁共振原理在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，核磁共振成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)界得到廣泛應(yīng)用，可鑒別水分子中氫原子分布，通過判斷水分子在體內(nèi)分布，分析人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，核磁共振成像技術(shù)在臨床診斷和醫(yī)學(xué)相關(guān)研究中發(fā)揮重要作用，可用于癌癥、帕金森癥等診斷。

核磁共振為高精尖設(shè)備，在臨床得到廣泛應(yīng)用，核磁共振獲得圖像具有清晰度高、分辨率高、精密度高、對比度好、檢查獲得信息量大等特點(diǎn)，其中對軟組織具有良好的顯示，在臨床診斷和治療過程中發(fā)揮重要作用，其作用也得到醫(yī)學(xué)界的高度認(rèn)可。磁共振成像為先進(jìn)的影像診斷設(shè)備，經(jīng)組織內(nèi)氫原子核在外界磁場作用下磁化，被檢查部位發(fā)射電磁波，組織內(nèi)氫原子核吸收能量引起共振，出現(xiàn)磁共振信號，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行收集和處理形成圖像，磁共振圖像較CT檢查更加清晰和全面。

1.磁共振原理

核磁共振為物理現(xiàn)象，通過靜磁場的原子核在交變磁場作用下引起的無力現(xiàn)象，但不是所有原子核都可引起上述現(xiàn)象，原子核可引起核磁共振是由于核自旋引起，自旋出現(xiàn)磁矩，核磁矩在靜止外磁場可引起進(jìn)動核，引起能級分裂，由于交變磁場作用，自旋核對特定頻率電磁波進(jìn)行吸收，低能級可躍遷到高能級，這就是核磁共振。核磁共振是原子核自旋，帶正電荷原子核自轉(zhuǎn)出現(xiàn)磁性，磁場赤道平面隱匿力矩引起偏轉(zhuǎn)，核磁矩按照磁場方向發(fā)生轉(zhuǎn)動，其中核自轉(zhuǎn)的速度不發(fā)生改變，在通常情況下，原子核帶電荷，原子核資源可出現(xiàn)磁矩，磁矩的方向和原子核自旋的方向相同[1]。

核子因存在自旋、磁矩，可在強(qiáng)大磁場中旋進(jìn)，在相同的磁場中不同核子磁矩、角動量也不同。不同的場強(qiáng)中相同核子振蕩頻率不同。磁共振為共振現(xiàn)象的一種，原子核進(jìn)動中吸收外界能量躍遷，躍遷只可能在相鄰能量級間，其中外界能量是激勵電磁場，磁矢量在平面旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)頻率和同原子核回轉(zhuǎn)頻率相同，自旋方向同核磁矩方向也相同，原子核可吸收能量，為引發(fā)磁共振必要條件。

磁共振成像技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)的多種成像技術(shù)方案，總設(shè)計(jì)思路是應(yīng)用磁場值標(biāo)記受檢體共振核子的空間位置，共振頻率同位置磁場強(qiáng)度為正比，若空間磁場值不同，各處共振頻率不同，顯示出共振吸收強(qiáng)度頻率，即為共振核子分布，但不能在相同時(shí)刻三維空間中各點(diǎn)磁場值不同，因此在設(shè)計(jì)過程中需設(shè)計(jì)突出特定點(diǎn)方案。為實(shí)現(xiàn)上述目的，可觀測對象空間編碼，可簡化為nx、ny、nz小體積，可測量各個(gè)體素或經(jīng)體素排列為線、面的信息量，結(jié)合個(gè)體素編碼及空間位置的對應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)圖像重建。因成像靈敏度、成像時(shí)間及噪音比不同，出現(xiàn)不同成像方案，包括：投影重建法、非投影重建法，其中非投影重建法分為線掃描成像法、直接傅立葉變化成像法[2]。

核磁共振結(jié)構(gòu)組成：①主磁體系統(tǒng)；②梯度磁場系統(tǒng)；③射頻磁場系統(tǒng)；④冷卻系統(tǒng)；⑤計(jì)算機(jī)；⑥控制臺。

2.核磁共振儀器故障問題及相關(guān)處理

（1）故障一：儀器掃描圖像畫面一半清楚一半模糊

醫(yī)用儀器掃描胸部，機(jī)器成像中，分布不均勻，左側(cè)正常，但右側(cè)幾乎為黑色，掃描結(jié)果質(zhì)量極差，圖像不清楚，應(yīng)對設(shè)備逐一進(jìn)行排查，將PF測試項(xiàng)目重新進(jìn)行測試，在測試過程中一定有指標(biāo)為錯(cuò)誤，若所有檢查指標(biāo)均正常，若所有測試結(jié)果均正常即進(jìn)行Mars測試，檢測結(jié)果為not ok即表示該部分出現(xiàn)問題，需要一一進(jìn)行排除，一項(xiàng)項(xiàng)將相關(guān)零件更換，重新啟動機(jī)器，重啟后，設(shè)備掃描圖像恢復(fù)至正常水平，因此更換發(fā)生故障零件[3]。

（2）故障二：掃描顯示圖像為斜條偽影

出現(xiàn)該故障應(yīng)先觀察系統(tǒng)是都出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警提示，若未出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警提示，對機(jī)器進(jìn)行重啟，若圖像還是上述情況，先更換不同線圈，應(yīng)注意線圈口是否接好等小細(xì)節(jié)，同時(shí)接觸不良也可引起偽影，若仍存在偽影，應(yīng)檢查輔助設(shè)備是否出現(xiàn)異常，若靜態(tài)壓力在正常范圍內(nèi)，磁體溫度、濕度在正常范圍，輔助設(shè)備可判斷為正常，核磁體房間情況也對掃描結(jié)果產(chǎn)生一定影響，例如房間風(fēng)光照在被掃描物體上，可出現(xiàn)偽影，更換電燈泡再次進(jìn)行掃描應(yīng)觀察是否存在重影，若有其他交流電，對掃描結(jié)果也會產(chǎn)生一定干擾，若房間內(nèi)有干擾物，應(yīng)移走干擾物后進(jìn)行掃描。

（3）故障三：場地配電柜空開跳閘導(dǎo)致液氦揮發(fā)或冷頭不啟動

冷頭不啟動可使液氮揮發(fā)，在檢修前應(yīng)手動將冷頭啟動，這樣可避免液氦揮發(fā)，設(shè)備配有穩(wěn)壓柜，因此不會常出現(xiàn)相關(guān)故障，首先應(yīng)檢查配電柜完好性，對配電柜接頭進(jìn)行檢查，檢查是否發(fā)生松動或缺項(xiàng)、錯(cuò)項(xiàng)，若未出現(xiàn)異常，則檢查空氣開關(guān)漏電保護(hù)值是否正常，檢查保護(hù)值在正常范圍內(nèi)，表明該解決思路錯(cuò)誤，此時(shí)需要通過萬用表進(jìn)行檢查，萬用表檢測顯示大量漏電，需要仔細(xì)檢查ICS繼電器是否正常，可能出現(xiàn)吸合瞬間空氣開關(guān)跳開，經(jīng)過手動控制，保護(hù)開關(guān)不跳，可考慮該回路出現(xiàn)問題[4]。

（4）故障四：核磁共振機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)故障

核磁共振系統(tǒng)精密度高，機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)精密度高，小細(xì)節(jié)可引發(fā)相關(guān)故障，引起機(jī)房空調(diào)故障原因較多，例如房間不干燥，結(jié)構(gòu)不合理，易導(dǎo)致相關(guān)故障，分析引發(fā)原因施工時(shí)，分為幾個(gè)部門，各個(gè)施工部門不是一個(gè)密切整體，配合度相對低，施工效果不一定好，施工過程中沒有進(jìn)行很好考量，若在雨季，防潮措施不足，機(jī)器易引發(fā)故障。同時(shí)機(jī)房內(nèi)溫度控制不佳也是引起故障的重要因素，溫度過高應(yīng)用精確數(shù)字，GE 5T核磁共振儀，磁體方溫度21°以上則會罷工，溫度報(bào)警器發(fā)揮重要作用，溫度稍高，報(bào)警器即可發(fā)出報(bào)警，防止產(chǎn)生不必要損失，同時(shí)溫度過低也可引發(fā)故障，核磁共振儀器中有很多半導(dǎo)體材料，在低溫條件時(shí)材料反應(yīng)靈敏度下降，因此，加強(qiáng)機(jī)房溫度控制[5]。

（5）故障五：開機(jī)顯示hostc001 oroc，數(shù)碼管反復(fù)顯示FLT PUS PSHV

故障顯示，梯度放大器至少出現(xiàn)一處故障，結(jié)合數(shù)碼管顯示，高壓電源發(fā)生故障，操作人員反映，在工作過程中突然斷電，電壓正常后即發(fā)生此故障，重點(diǎn)應(yīng)檢查PSU和AMP板，出現(xiàn)該故障很可能是電路混入高壓脈沖，擊穿二極管、梯度放電器功率調(diào)節(jié)集成塊，二極管擊穿將直流電壓變?yōu)榻涣麟妷?，將高壓接地電容損壞，電容短路，導(dǎo)致電流猛增，將限流電阻燒壞。在突然停電時(shí)，應(yīng)及時(shí)將設(shè)備電源關(guān)閉，尤其是大功率設(shè)備，應(yīng)查明斷電原因，電壓恢復(fù)正常后即可再次開機(jī)使用。

（6）故障六：核磁共振不能掃描

對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行自檢測試，檢查BDAS和PEFI板功能是否出現(xiàn)異常，這是MR系統(tǒng)故障檢查最常規(guī)手段。若BDAS板自檢正常，PEFI板自檢失敗結(jié)合系統(tǒng)框圖，顯示BDAS和PEFI通訊經(jīng)BDAS的FCC由X55、56到PEFI上MMA板X1、2進(jìn)行聯(lián)系，發(fā)生故障的最大可能應(yīng)該是BDAS和PEFI通訊問題，引起PEFI自檢失敗。對光線進(jìn)行檢查，檢查是否正常，一端對著光線強(qiáng)的地方在另一端進(jìn)行觀察，接口松動，另一端光線暗淡，應(yīng)將光纖小心取下，應(yīng)用清洗劑進(jìn)行清洗，排除故障。

3.總結(jié)

核磁共振帶來巨大方便的同時(shí)，在應(yīng)用過程中可伴有大大小小的故障，在出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)仔細(xì)分析故障發(fā)生原因，縮小范圍，找出故障發(fā)生因素，針對故障進(jìn)行維修，使核磁共振發(fā)揮更大的作用。