冷卻系統(tǒng)導致磁共振故障及維修路徑解析

蘭州市第一人民醫(yī)院設備科 （甘肅 蘭州 730050）

內容提要：磁共振成像（MRI）系統(tǒng)是一種廣泛應用于臨床的大型醫(yī)療診斷設備，大、中型醫(yī)院均有配備。MRI系統(tǒng)共有2部分組成，簡單來說就是硬件與軟件，無論哪一部分產生故障，整個系統(tǒng)均無法運行。對于核磁共振設備而言，如果想要讓設備的超導線圈超導性和梯度線圈都能夠正常運行，就必須讓其處于溫度較低的冷卻環(huán)境中，例如近年來應用最為廣泛的4K冷頭，可以讓超導線圈的溫度降低至-269.15°C，但是其在降溫過程當中也會產出一定量的熱量，需要經(jīng)由一些有效方式導出熱量，所以，冷卻系統(tǒng)是確保整個設備能夠正常運行和使用關鍵。冷卻系統(tǒng)引發(fā)的故障是磁共振設備極為常見的一類故障，這類故障會導致磁共振停止掃描，影響到設備的使用?；诖耍疚姆治隽死鋮s系統(tǒng)導致的常見磁共振故障，并對其維修路徑進行解析。

磁共振設備是一種高精尖類的醫(yī)療設備，其組成包括了磁體、梯度、射頻、計算機圖像處理及低溫保障冷卻等多個系統(tǒng)，是當前臨床診斷廣泛應用的一先進性、科學性醫(yī)用數(shù)字化成像設備，使用時可以通過磁場射頻脈沖，于患者體內分布分氫核震動，而且顯示出射頻信號，為疾病診斷提供信息數(shù)據(jù)，而冷卻系統(tǒng)是磁共振至關重要的組成部分，一旦此系統(tǒng)發(fā)生故障，磁共振則無法繼續(xù)掃描，因此，想要確保磁共振設備的正使用，就必須要確保冷卻系統(tǒng)的正常運行。

1.磁共振冷卻系統(tǒng)的構成與工作原理

1.1 系統(tǒng)構成

磁共振冷卻系統(tǒng)一般采用水冷、氦冷以及冷頭三級聯(lián)冷設計，冷頭的功能是通過氦壓機輸送液氦，依據(jù)熱力學第二定律原理，將包裹磁體線圈的冷屏維持在較低溫度，使磁體線圈保持超導特性；水冷系統(tǒng)的主要功能是降低氦冷系統(tǒng)溫度，導出磁體線圈降溫產出的熱量；降低梯度線圈的溫度，導出梯度線圈工作產出的熱量[1]。

1.2 冷卻系統(tǒng)的工作原理

（1）冷頭冷卻主要通過3個閉環(huán)循環(huán)實現(xiàn)，并由熱交換器連接，冷頭、氦壓機24h持續(xù)工作，從而將磁體線圈冷卻時產出的熱量導出。冷水循環(huán)系統(tǒng)則主利用熱交換器2導出氦循環(huán)系統(tǒng)產生的熱量，以此冷卻氦壓機，將液氦揮發(fā)量降低最低。氟利昂循環(huán)系統(tǒng)則是利用熱交換器1，導出冷水循環(huán)系統(tǒng)產生的熱量，并利用冷凝器導致熱量排至室外，以此實現(xiàn)冷卻水冷系統(tǒng)的目的。（2）實現(xiàn)梯度線圈冷卻同樣需要3個閉環(huán)循環(huán)，并連接熱交換器，才能導出梯度線圈工作產出的熱量；冷水循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)由熱交換器3，導出純水循環(huán)系統(tǒng)熱量，冷卻純水系統(tǒng)。氟利昂循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)由熱交換器1，導致冷水循環(huán)系統(tǒng)熱量，并利用冷凝器導出熱量排至室外[2]。

2.磁共振冷卻系統(tǒng)的常見故障分析

2.1 循環(huán)水不足

在核磁完成裝機的各項事宜之前，在水循環(huán)管道中存的在未進行排空處理的氣泡，導致其持續(xù)運行一段時間后，出現(xiàn)循環(huán)水不足的問題，這一問題會導致管道內分布的水壓持續(xù)下降低，誘導水循環(huán)系統(tǒng)的水泵停止運行。

2.2 灰塵雜物多

水冷機室外機組的表面存在堆積大量灰塵雜物的現(xiàn)象，且未安排維護人員對這些雜物灰塵進行有效清理，對水冷機制冷的效果產生影響，甚至導致冷頭停止運行。此外，短暫性的停電，也可能會導致冷頭啟動失敗，無法正常運行[3]。

2.3 室內溫濕度不當導致電路故障

在較短的時間內，如果室內溫度出現(xiàn)大幅度或大范圍的波動，會在磁體或者是機柜內部的電板上結出一層凝露，進而引發(fā)故障。此外，室內的濕度也必須要進行嚴格的控制，一般維持在35%～80%即可，如果室內濕度長時間持在較高的水平，會導致系統(tǒng)部件更快發(fā)生銹蝕，而室內濕度如果長時間過低，則容易造成靜電積累，當積累到某個程度，且達到宜放電環(huán)境與條件后，電路就容易被靜電高壓浪涌或者擊穿，引發(fā)重大故障[4]。

2.4 氦氣不足

就冷頭和氦氣機間的關系分析，其主要是利用呈密閉狀態(tài)循環(huán)管道內部分布的高純度氦氣進行熱交換，如果冷頭與氦壓機循環(huán)的氦氣壓力不足，無法支撐這一運行狀態(tài)，就會降低冷頭的制冷效率，增加磁體液氦的損耗量，因此，必須要詳細觀察與記錄氦氣的壓力值，一旦壓力值到達16～17bar時，應該馬上補充高純度氦氣。

3.冷卻系統(tǒng)導致的常見磁共振故障維修路徑分析

3.1 案例一

設備型號：佳能atlas-x1.5T磁共振。

故障特點分析：觀察磁共振的運行狀態(tài)后發(fā)現(xiàn)，于磁體間，無規(guī)律性2Hz“噗嗤”征象，此提示音主要提示冷頭處于正常運行狀態(tài)，無此提示音，表示冷頭運行存在異常情況，其可能引發(fā)的不良情況包括：磁體腔內分布液氦壓處于持續(xù)上升狀態(tài)，并開始以緩慢的速度消耗制冷機液氦，甚至可能造成失超問題。

故障原因與排除措施：依據(jù)此故障特征，分析導致故障的原因可能是：冷水機發(fā)生故障，氦壓縮機發(fā)生故障或者是冷頭本身發(fā)生故障，為了確定冷頭本身是否存在問題，維修人員可將壓縮機上方裝設的主電源開關打開，然后關閉開關進行驅動，如果開關由冷頭打開驅動，表示冷頭運行狀態(tài)正常，則排除冷頭本身的故障因素[5]。檢查氦氣壓縮機，包括溫度傳感器、保險絲、輸入三相電源380V等，若無異常，則可初步排除氦壓縮機的故障問題，可重新開啟氦壓縮機，觀察壓縮機是否處于運行狀態(tài)，經(jīng)檢測Supply壓力顯示為2.1Mpa，Return壓力顯示為0.5MPa，運行一段時間后，出現(xiàn)停止問題，此外，Over temperature指標燈亮起，觸摸壓縮機進水管，發(fā)現(xiàn)溫度偏高，證實水溫傳感器無異常，表明故障可能來自于冷水機，故全面檢查冷水機，發(fā)現(xiàn)冷水機的壓縮機裝置出現(xiàn)高壓報警，經(jīng)過詳細檢查，發(fā)現(xiàn)冷水機的冷凝器翅片較臟，從而導致散熱不良，故徹底清洗冷凝器，排除故障，之后啟動系統(tǒng)，顯示冷頭恢復正常運行。

3.2 案例二

設備型號：GE HDxt 1.5T磁共振。

故障特點分析：水冷機發(fā)出報警，經(jīng)仔細觀察，管路壓力顯示下降低狀態(tài)，表明氟利昂不足。

故障原因與排除措施：對設備維修保養(yǎng)手冊進行詳細查閱，氟利昂檢查時間為1個月前，檢查時未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，沿管路采用肥皂水進行仔細涂抹，檢查出微小的砂眼存在，馬上聯(lián)系廠商售后，經(jīng)過雙方共同確認，存在漏點1個，故選擇釋放一定量的制冷劑，進行雙面點焊，一定要確保點焊密閉性，將空氣排除后，補充10～15g的制冷劑，對高低壓力進行調整，嘗試開機，再次對點焊密閉性進行確認，若風機、壓縮機以及啟停聲音全部恢復至正常狀，表示故障已經(jīng)排除。

3.3 案例三

設備型號：西門子Avanto 1.5T磁共振。

故障特點分析：水循環(huán)系統(tǒng)因缺水造成水泵停止運行。

故障原因與排除措施：因水循環(huán)不足，導致設備提示報警，應該各個關聯(lián)部分進行全面排查，如果發(fā)現(xiàn)水質比較差，在三級過濾網(wǎng)當中，排于首位的濾芯已顯示為黑褐色，二級濾芯也出現(xiàn)明顯的褐色變化，同判定為堵塞故障，需要關機，之后將水全部排空，對濾芯進行更換后，再重新給水，重新啟動的動作完成后，如果仍存在循環(huán)水不足提示，則將排氣閥打開，直到有水流出，再進行關機處理，繼續(xù)上水動作，最終將故障排除[6]。

4.結束語

冷卻系統(tǒng)是磁共振設備正常運行的關鍵，在設備運行過程中工作人員必須詳細記錄各項關鍵數(shù)據(jù)，如核磁水循環(huán)系統(tǒng)的進、出壓力值參數(shù)、液氦含量、氦壓機的壓力值以及設備內的磁體溫濕度等，對發(fā)生的各類故障與報警時信息進行詳細的記錄，同時記錄故障發(fā)生前后的征象、特點等，為維修人員的故障排除提供更多的信息依據(jù)，以便及時找到故障，排除故障，確保設備正常運行與使用。