磁共振醫(yī)療系統(tǒng)強(qiáng)磁場環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

劉旺

摘?要： 磁共振醫(yī)療系統(tǒng)是借助高強(qiáng)度磁場超導(dǎo)核磁共振儀進(jìn)行檢查，還原高度清晰圖像，進(jìn)行多方面薄層掃描的技術(shù)。在強(qiáng)磁場環(huán)境下，一般大于1.5T的超導(dǎo)磁共振醫(yī)療系統(tǒng)涉及到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計等的內(nèi)容，為了提升醫(yī)療診療結(jié)果的精確度，應(yīng)從其不同的方面總結(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)經(jīng)驗，推進(jìn)醫(yī)療系統(tǒng)強(qiáng)磁環(huán)境下的設(shè)計和使用原則，使得文章的參考意見更加具有實用性和推廣性。

關(guān)鍵詞： 磁共振;醫(yī)療系統(tǒng);強(qiáng)磁場環(huán)境;機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

【中圖分類號】TH774?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B?【文章編號】1674-3733（2020）22-0183-01

引言：高效磁場超導(dǎo)核磁共振儀的發(fā)明使得醫(yī)療診療技術(shù)上到一個新臺階，尤其擅長對于疑難病癥的高確診率。為了推進(jìn)我國醫(yī)療系統(tǒng)的長足發(fā)展，應(yīng)該密切重視磁共振醫(yī)療系統(tǒng)影響下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，以求達(dá)到最好的臨床推廣和診斷體驗?，F(xiàn)有的磁共振醫(yī)療系統(tǒng)對于磁體中心的磁場強(qiáng)度等均有清晰的規(guī)范和要求。

1?磁共振機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計研究背景

1.1?磁共振醫(yī)療系統(tǒng)使用的必要性

因為高強(qiáng)度的磁場能夠更便捷的掃描，因此多方位的薄層掃描，能快速確診疑難病癥，由于其幾乎無痛苦，因此收到了廣大病患的好評和歡迎。磁共振醫(yī)療系統(tǒng)對人體無痛苦，無損傷，無副作用，備受臨床和群眾的歡迎。磁共振醫(yī)療系統(tǒng)的精確度極高，核磁共振甚至可以發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)直徑小于三毫米的腫瘤，從而能夠為早期發(fā)現(xiàn)癥狀提供可靠的依據(jù)。

1.2?優(yōu)化磁共振機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的必要性

在超導(dǎo)體磁共振醫(yī)療系統(tǒng)中，磁體中心的磁場強(qiáng)度應(yīng)為1.5T以上，目前市面上一般使用3T和1.5T兩種的磁體中心，其中包含了臨床上的真實數(shù)據(jù)，并且可以對這些數(shù)據(jù)予以明確的判斷，由于磁共振的強(qiáng)度在臨床上已經(jīng)達(dá)到一個較高的水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地球表面磁場強(qiáng)度，因此不能使用普通的鋼材來設(shè)計自動制冷結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)從選材起就仔細(xì)甄別、合理設(shè)計，加速研究磁共振機(jī)械空間布置的選擇，并配備合理的加工工藝。

2?磁共振機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的因素

醫(yī)療器械具有一定的特殊性，如磁共振機(jī)械等的醫(yī)療器械，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上要滿足功能的需要，同時還必須要有極高的產(chǎn)品安全性，結(jié)構(gòu)設(shè)計要兼顧功能性和安全性兩方面的考慮。通過分析磁共振機(jī)械在使用過程中的要點和具體使用環(huán)境的特點，掌握正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，利用合理的原材料，在保證產(chǎn)品特點的同時，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化保證其合理使用需求得以滿足。

2.1?機(jī)械制造的原材料

磁共振機(jī)械所處的環(huán)境恰恰是強(qiáng)磁場環(huán)境，這是由于其特殊的使用性能所決定的，因此周邊材料的選擇必須要使用無磁性材料，考慮到強(qiáng)磁環(huán)境之下，材料容易被損耗，磁共振的機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計一般都使用無磁的不銹鋼、鋁合金、塑料等等。另外，目前比較流行的復(fù)合性無磁材料也成為使用者比較青睞的選材，像這些選材連接到一起使用螺絲和螺母等兼顧安全的標(biāo)準(zhǔn)件。磁共振機(jī)械的中心區(qū)域為磁體成像區(qū)域，磁共振成像原理具有特殊性，常常需要不斷的變化高頻磁信號，在成像區(qū)附近的零件采用的是玻纖加強(qiáng)的復(fù)合型材料，比如說離城鄉(xiāng)區(qū)域最近的床板位置等，使用這種材料能夠更加堅固耐用，減少磁信號的長期破壞影響。

2.2?磁共振機(jī)械核心部件的特殊技術(shù)

磁共振機(jī)械對應(yīng)磁場附近的高速運動，為了使其更加堅固耐用，可以使用齒輪或軸承承接機(jī)械的運用需求。位于磁場附近的材料，同樣應(yīng)選擇絕緣性好且無磁材料，為了使磁共振機(jī)械的使用壽命更長，可采用新工藝研制新的復(fù)合型材料，以滿足特殊的高硬度和高彈性需求?？紤]到磁共振機(jī)械將受到切割磁力線的作用，自身產(chǎn)生渦流并擁有自身磁場，因此盡量優(yōu)化磁共振機(jī)械的中心結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部零件更加平滑，另外對于比較特殊的機(jī)械位置，如導(dǎo)軌的接觸軌，也可以采用略昂貴的鈦合金材料等。如果不能完全找到絕對無磁的材料，還可以考慮把強(qiáng)磁材料接軌嵌入本體之內(nèi)，減少整個導(dǎo)軌的磁性。

2.3?磁場附近結(jié)構(gòu)材料的新工藝

不銹鋼結(jié)構(gòu)采用不同的制造工藝會產(chǎn)生不同的磁化效果，這對于磁共振機(jī)械的制造來說是有特殊意義的，尤其是在焊接的焊縫處或者扳金的折彎處，很有可能因為機(jī)械加工的表面不夠平滑或因雜質(zhì)的進(jìn)入，使得不銹鋼的無磁性發(fā)生轉(zhuǎn)變和影響，嚴(yán)重時會導(dǎo)致無磁性的反轉(zhuǎn)。為了保證磁共振機(jī)械結(jié)構(gòu)的安全，要盡量減少機(jī)械加工和焊接制備工藝，采用連接件固定連接的方式，最大限度的減少結(jié)構(gòu)件的磁性。制造人員在焊接和機(jī)器加工完成之后，應(yīng)該實地測量不銹鋼鐵素體含量，那可以使用熱處理技術(shù)進(jìn)行消磁，但是要注意不同的銷售方法，對于強(qiáng)磁環(huán)境下不銹鋼結(jié)構(gòu)件的影響不同，在核心磁場位置的不銹鋼結(jié)構(gòu)件可能會反復(fù)恢復(fù)磁性，使用簡單的熱處理方式不一定能達(dá)到良好的消磁效果。

2.4?合理規(guī)劃磁共振機(jī)械內(nèi)部空間

對磁共振機(jī)械來說，需要實現(xiàn)部件的無磁性能，不僅僅需要考慮原材料因素，更需要考慮原材料和結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合設(shè)計，很多機(jī)器的零部件沒有辦法實現(xiàn)完全無磁，那么就可以借助空間位置的調(diào)整實現(xiàn)無磁干擾。對于磁共振機(jī)械來說比較常見的，沒有辦法完全實現(xiàn)無磁的零部件，有電機(jī)和風(fēng)扇由于其自身已經(jīng)擁有了很強(qiáng)的導(dǎo)磁性，而且自身也會在工作室產(chǎn)生磁場效應(yīng)，因此為了不使其干擾成像，可以允許電機(jī)安裝的最近位置離磁體中心2.2米以外。針對1.5T磁體來說，磁共振機(jī)械內(nèi)部空間的安排需合理，保證適當(dāng)?shù)陌踩嚯x，如磁共振機(jī)械的導(dǎo)軌需要與磁體中心位置保持距離。另外要在日常定期核查磁共振機(jī)械各個零部件的穩(wěn)固情況，確保無松動、無故障，從而實現(xiàn)安全使用的最終效果，在日常維修過程中要注意完全關(guān)閉，不碰觸內(nèi)部其他組件。

結(jié)論：在正常設(shè)計和使用醫(yī)療器械的過程中，要考慮到醫(yī)療器械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的外殼材料和核心材料不同，為了達(dá)到防護(hù)的要求，盡量消磁處理，對于磁共振醫(yī)療器械的原材料選擇應(yīng)特別把握。目前完全針對磁共振機(jī)械設(shè)計的研究內(nèi)容并不多，因此，有必要階段性地、層次的探索磁共振機(jī)械的制造訴求，從而采用新技術(shù)、新工藝和新的原材料，不斷改善其使用質(zhì)量。

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