經(jīng)顱磁刺激儀的維護(hù)與檢修探討

楊健

【摘要】經(jīng)顱磁刺激儀在臨床上被廣泛應(yīng)用于腦癱、抑郁癥、癲癇病、偏頭痛、老年癡呆及精神分裂癥等疾病的診斷中，該檢測(cè)方式具有無(wú)損、無(wú)痛以及無(wú)創(chuàng)等特點(diǎn)，疾病診斷準(zhǔn)確率較高，在廣大患者中有著較高的接受度。當(dāng)前，經(jīng)顱磁刺激技術(shù)在國(guó)內(nèi)諸多醫(yī)院中獲得了日益廣泛的應(yīng)用，但是關(guān)于經(jīng)顱磁刺激治療儀器的維修資料較少。本文就經(jīng)顱磁刺激治療儀器工作原理以及故障檢修、日常維護(hù)等進(jìn)行總結(jié)和探討以供同行進(jìn)行參考，現(xiàn)綜述如下。

【關(guān)鍵詞】經(jīng)顱磁刺激儀；維護(hù)；檢修

【中圖分類(lèi)號(hào)】R318.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2096-5249（2021）04-0190-02

經(jīng)顱磁刺激通過(guò)瞬變脈沖磁場(chǎng)穿過(guò)顱骨，使大腦皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞膜電位獲得改變并生成電流，從而可對(duì)神經(jīng)電活動(dòng)以及腦組織代謝產(chǎn)生影響，對(duì)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)非侵入性刺激具有無(wú)痛、無(wú)創(chuàng)以及安全等特點(diǎn)[1-2]。作為常規(guī)電生理學(xué)檢查方法被廣泛用于皮質(zhì)延髓通路以及皮質(zhì)脊髓通路功能整合的評(píng)價(jià)中。近年來(lái)，經(jīng)顱磁刺激不但被應(yīng)用于大腦皮質(zhì)中，在腦干、神經(jīng)根等幾乎所有傳統(tǒng)電刺激部位均有著廣泛應(yīng)用[3]。因此，確保經(jīng)顱磁刺激儀性能完好并能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)有重要價(jià)值。本文探究經(jīng)顱磁刺激治療儀的維護(hù)以及檢修等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行如下分析。

1 經(jīng)顱磁刺激儀的結(jié)構(gòu)與工作原理

經(jīng)顱磁刺激基本工作原理為在患者頭皮特定部位放置絕緣線圈，對(duì)與線圈接通電容器進(jìn)行快速關(guān)斷及導(dǎo)通等方式，可使高強(qiáng)度脈沖電流于線圈中產(chǎn)生且線圈周?chē)僧a(chǎn)生一個(gè)短暫有力的脈沖磁場(chǎng)，穿過(guò)皮膚以及軟組織和顱骨即可于患者腦組織中生成感應(yīng)電流，若感應(yīng)電流超出神經(jīng)組織興奮閾值則可使得神經(jīng)細(xì)胞去極化，誘發(fā)電位及生理效應(yīng)隨之產(chǎn)生，既能夠引發(fā)暫時(shí)性的大腦功能抑制和興奮，同時(shí)也可引發(fā)長(zhǎng)時(shí)程的皮質(zhì)可塑性調(diào)節(jié)[4]。當(dāng)前，諸多研究及臨床應(yīng)用結(jié)果均表明，經(jīng)顱磁刺激治療在癲癇、腦卒中、慢性疼痛、抑郁癥以及精神分裂癥、帕金森病等多種病癥的治療中均有著確切的療效。此外，對(duì)于治療酒癮、煙癮以及毒癮等也有著一定的療效。經(jīng)顱磁刺激儀主要組成部分包括產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)的刺激線圈以及產(chǎn)生快速變化電流的主電路。磁場(chǎng)以磁力線的形式，無(wú)創(chuàng)傷地透過(guò)皮膚、顱骨而刺激到大腦神經(jīng)[5]（見(jiàn)圖1）。而其工作電路[6]（見(jiàn)圖2）主要由變壓器T、二極管組合而成的橋式整流電路B、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT共8 個(gè)）Q、大電容C、固態(tài)繼電器SSR、電感L、可控硅組合而成的控制電路組成。外接的交流市電首先通過(guò)變壓器T的升壓，再通過(guò)橋式整流電路B變成直流電，然后通過(guò)絕緣柵雙極型晶體管Q的控制對(duì)大電容C進(jìn)行充電，充電結(jié)束后，絕緣柵雙極型晶體管Q斷開(kāi)，控制電路中的可控硅導(dǎo)通，使固態(tài)繼電器SSR導(dǎo)通，大電容C瞬時(shí)快速放電和電感L形成LC振蕩電路，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的時(shí)變磁場(chǎng)。

經(jīng)顱磁刺激儀器工作電路模塊組成部分包括刺激線圈、主電源模塊（主機(jī)模塊）、軟件控制系統(tǒng)、人機(jī)交互模塊。經(jīng)顱磁刺激儀的關(guān)鍵部件為刺激線圈，主要作用是發(fā)送磁場(chǎng)，由導(dǎo)電銅管線、觸發(fā)按鈕、溫度傳感器、液體散熱管道等組成。根據(jù)形狀差異可分成錐形、帽形、圓形、橢圓形、長(zhǎng)方形、多葉形、V字形及8字形等。在磁刺激治療時(shí)線圈可產(chǎn)生大量熱量，因此需要配備冷卻模式以使線圈溫度得到控制，冷卻模式包括液冷、風(fēng)冷以及自然冷卻等。其中，液冷包括線圈內(nèi)冷、外冷以及油冷和水冷等。主電源模塊（主機(jī)模塊）包括高壓儲(chǔ)能電容，可控硅組件，保險(xiǎn)絲，絕緣柵雙極型晶體管，主模塊控制板，水泥電阻，狀態(tài)指示燈等。主要功能為高壓儲(chǔ)能電容充放電，包括電源濾波，功率因素調(diào)節(jié)，主電源升壓，高壓控制，液體散熱。軟件控制系統(tǒng)包含病人信息管理系統(tǒng)，可查看病人的基礎(chǔ)信息和就診信息。主要功能為對(duì)主機(jī)的啟動(dòng)自檢，對(duì)主機(jī)重要部件運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控和保護(hù)，自動(dòng)待機(jī)。人機(jī)交互模塊可顯示儀器工作狀態(tài)，可對(duì)工作模式，輸出強(qiáng)度、頻率，間歇時(shí)間，輸出時(shí)間，刺激序列的編程。

2 經(jīng)顱磁刺激儀的故障檢修

2.1 故障現(xiàn)象及檢修情況分析

2.1.1 診斷原因：打開(kāi)磁場(chǎng)刺激儀（依瑞德CCY-Ⅰ型）電源開(kāi)關(guān)，電源燈（黃燈）有亮，打開(kāi)操作終端軟件后啟動(dòng)電源（綠燈）有亮，設(shè)備開(kāi)機(jī)正常；打開(kāi)操作軟件運(yùn)行儀器發(fā)現(xiàn)線圈拍無(wú)磁場(chǎng)輸出，沒(méi)觸發(fā)聲音并且伴隨一股焦糊味。

故障處理及分析：磁場(chǎng)刺激儀的工作是由儲(chǔ)能電容向刺激線圈快速放電生成強(qiáng)度>1.5 T的脈沖磁場(chǎng)，該設(shè)備可正常開(kāi)啟無(wú)觸發(fā)輸出并且內(nèi)部出現(xiàn)焦糊味為主電源故障的表現(xiàn)；設(shè)備斷電打開(kāi)機(jī)箱外殼，從電源供電功率方向一一檢測(cè)。（1）脈沖電源（大電容）用萬(wàn)用表200 uf檔位，測(cè)量脈沖電容容值，標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電容容值在140 uf（容量偏差±5 %）實(shí)測(cè)結(jié)果為142.9 uf；（2）檢測(cè)主模塊上的32 A保險(xiǎn)通斷，實(shí)測(cè)結(jié)果為通；（3）觀察20 w1k水泥電阻（兩個(gè)）發(fā)熱情況，發(fā)現(xiàn)一側(cè)水泥電阻嚴(yán)重發(fā)熱，包裹電阻膠套融化發(fā)出焦糊味，用萬(wàn)用表測(cè)阻值，水泥電阻未損壞；（4）檢測(cè)IGBT（場(chǎng)管）八個(gè)，用萬(wàn)用表測(cè)其對(duì)應(yīng)的引腳是否有導(dǎo)通，未發(fā)現(xiàn)損壞情況；（5）檢測(cè)pfc模塊（兩個(gè)），觀察模塊工作指示燈（紅燈）一側(cè)未亮起，標(biāo)準(zhǔn)指示燈為兩燈常亮；檢測(cè)模塊保險(xiǎn)通斷，左側(cè)10 A，250 V保險(xiǎn)絲不通。通過(guò)檢測(cè)推斷為pfc模塊故障導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行異常。

處理方案及結(jié)果：更換pfc模塊損壞的10 A，250 V保險(xiǎn)絲，開(kāi)啟設(shè)備后觀察該模塊工作指示燈（紅燈）兩個(gè)常亮，空載運(yùn)行設(shè)備后線圈拍處輸出正常，水泥電阻未熱、無(wú)焦糊味，設(shè)備運(yùn)行正常。

2.1.2 診斷原因：臨床使用過(guò)程中儀器自動(dòng)停機(jī)并彈出告警代碼（0000100000），該代碼為刺激線圈溫度警告并且線圈拍有明顯發(fā)熱跡象。

故障處理及分析：磁場(chǎng)刺激儀可以正常啟動(dòng)，線圈拍有磁場(chǎng)輸出刺激聲音無(wú)異響，儀器故障彈窗報(bào)警并自動(dòng)停機(jī)；可以排除磁場(chǎng)刺激儀主模板與控制板故障，推斷此次為冷卻系統(tǒng)故障，可能導(dǎo)致的原因?yàn)椋豪鋮s循環(huán)模塊故障，冷卻循環(huán)管路破損液體泄漏，線圈拍管路堵塞。（1）儀器斷電，打開(kāi)機(jī)箱檢查管路是否破損，儀器上是否有液體遺留痕跡；（2）將刺激線圈拍的波紋管逆時(shí)針旋開(kāi)，觀測(cè)管內(nèi)是否有異物堵塞；儀器通電打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)啟動(dòng)設(shè)備電源，開(kāi)啟儀器背后排液開(kāi)關(guān)20秒并查看冷卻液是否順利回流至液體存儲(chǔ)盒，觀察管路是否漏液堵塞；冷卻液回到儲(chǔ)存盒且管內(nèi)無(wú)殘留說(shuō)明管路無(wú)問(wèn)題；（3）檢測(cè)冷卻循環(huán)系統(tǒng)。啟動(dòng)設(shè)備，打開(kāi)處方添加降溫模式：程序程控刺激—刺激強(qiáng)度1 %—刺激頻率1 HZ—刺激時(shí)間1 s—間歇時(shí)間19 s—運(yùn)行時(shí)間10 min只是冷卻循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行，刺激拍無(wú)聲音。查看冷卻系統(tǒng)是否運(yùn)作，冷卻液是否回到線圈拍管路，若運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)冷卻液未回到線圈拍，冷卻循環(huán)系統(tǒng)冷卻泵未正常啟動(dòng)工作。

處理方案及結(jié)果：聯(lián)系廠商購(gòu)入新泵，更換損壞部件后啟動(dòng)儀器進(jìn)行空載運(yùn)行，線圈拍溫度穩(wěn)定至20～30 ℃，儀器恢復(fù)正常運(yùn)行。

3 經(jīng)顱磁刺激儀日常維護(hù)

（1）應(yīng)用含有異丙醇或者中性清潔劑的抹布定期對(duì)儀器與配件表面進(jìn)行清潔及消毒，注意不可對(duì)刺激線圈實(shí)施高壓、高溫消毒，同時(shí)應(yīng)避免體液污染刺激線圈[7]；（2）在用經(jīng)顱磁刺激儀前必須確保證連接線纜接口牢固且刺激線圈完全干燥，檢查儀器各個(gè)部件，特別是線圈線纜接口是否存在腐蝕或者破損等跡象。在高壓狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作容易導(dǎo)致電擊腐蝕，一旦發(fā)現(xiàn)此類(lèi)異常現(xiàn)象需要立即停用儀器并在對(duì)受損部件進(jìn)行更換或者修復(fù)后方可再次使用儀器，以免儀器損壞或者誘發(fā)醫(yī)療事故[8]；（3）治療過(guò)程中對(duì)刺激線圈工作溫度出現(xiàn)過(guò)高等現(xiàn)象加強(qiáng)關(guān)注，患者治療間隙應(yīng)確保刺激線圈冷卻時(shí)間充足，防止長(zhǎng)時(shí)間刺激線圈在過(guò)熱狀態(tài)下工作而受損；（4）定期進(jìn)行儀器各個(gè)部件檢修，明確冷卻出風(fēng)口是否出現(xiàn)堵塞等現(xiàn)象，及時(shí)將堵塞異物及灰塵清理干凈；（5）確保儀器設(shè)備在良好的環(huán)境下工作，環(huán)境濕度保持33～75 %，溫度5～35 ℃，確保儀器設(shè)備所處環(huán)境無(wú)易燃、易爆氣體，無(wú)腐蝕性及粉塵[9]。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)顱磁刺激技術(shù)乃醫(yī)學(xué)及電磁學(xué)結(jié)合的典范，刺激模式包括雙脈沖經(jīng)顱磁刺激、單脈沖經(jīng)顱磁刺激以及重復(fù)性經(jīng)顱磁刺激。第一臺(tái)經(jīng)顱磁刺激治療儀于1985年由Barker等研發(fā)而成，受技術(shù)條件的限制，該治療儀僅能夠進(jìn)行單脈沖沖擊治療。近年來(lái)，脈沖寬度可調(diào)控經(jīng)顱磁刺激儀器在臨床上應(yīng)用日益廣泛，并將經(jīng)顱磁刺激儀的研制與開(kāi)發(fā)推向了新的階段。

經(jīng)顱磁刺激技術(shù)屬于能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。工作過(guò)程中，經(jīng)顱磁刺激治療儀將電能轉(zhuǎn)化為磁能后再將磁能轉(zhuǎn)化為電能，能量相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中涉及刺激線圈、能量釋放電路以及儲(chǔ)能電容等多個(gè)關(guān)鍵部分。隨著醫(yī)學(xué)水平的不斷發(fā)展，醫(yī)療設(shè)備不斷更新?lián)Q代的同時(shí)，精密程度和集成程度越來(lái)越高，也會(huì)產(chǎn)生各種各樣的故障，不但影響醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，甚至可能產(chǎn)生醫(yī)療事故。

由于經(jīng)顱磁刺激治療儀等醫(yī)療設(shè)備具有電路板結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及集成度高等特點(diǎn)，生產(chǎn)商通常不向用戶提供詳細(xì)的維修技術(shù)資料，一旦儀器設(shè)備出現(xiàn)故障，醫(yī)院通常面臨較高的維修難度。醫(yī)院醫(yī)療器械工程師需通過(guò)各種有效的信息途徑掌握儀器維修的相關(guān)信息和資料，熟練掌握儀器設(shè)備的工作原理，然后對(duì)發(fā)生故障的具體部件進(jìn)行排查和分析，及時(shí)檢出故障發(fā)生原因。在進(jìn)行故障排查過(guò)程中必須對(duì)高壓是否泄放等做出準(zhǔn)確判斷以保證維修過(guò)程的安全性。同時(shí)還可嘗試參考儀器故障部件電路板畫(huà)出線路圖，有助于器械工程師對(duì)故障點(diǎn)做出準(zhǔn)確而清晰的判斷，及時(shí)聯(lián)系廠商更換特殊定制的配件，替換修復(fù)受損通用集成電路模塊或者普通元件，盡可能排除各類(lèi)可能導(dǎo)致儀器設(shè)備發(fā)生故障的相關(guān)因素，確保儀器設(shè)備及早恢復(fù)正常運(yùn)行，為更多腦功能障礙患者提供有效的治療干預(yù)措施，促進(jìn)其病情及預(yù)后改善[10]。

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