經(jīng)顱磁刺激儀常見故障分析與維修管理策略

朱興廣，白麗娟，賈夢帆，王曉安

（北京回龍觀醫(yī)院，北京 100096）

0 引言

經(jīng)顱磁刺激治療作為一種操作簡單、安全性較高的無創(chuàng)治療技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于認(rèn)知神經(jīng)學(xué)研究中[1-2]。目前，經(jīng)顱磁刺激治療方法在治療抑郁癥、精神分裂癥陰陽性癥狀、失眠及幻聽等方面的效果已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可[3-6]。我院于2013 年配備經(jīng)顱磁刺激儀用于精神疾病患者的臨床治療。本文通過對2018—2022 年我院經(jīng)顱磁刺激儀使用過程中遇到的故障進(jìn)行分析，梳理設(shè)備常見故障及原因，并對典型故障排除方法進(jìn)行總結(jié)，為設(shè)備日常管理與檢修提供建議與思路，以提高經(jīng)顱磁刺激儀的臨床使用率。

1 經(jīng)顱磁刺激儀工作原理與結(jié)構(gòu)組成

經(jīng)顱磁刺激儀工作原理是通過高壓大容量電容向刺激線圈放電，利用高強度脈沖電流產(chǎn)生脈沖磁場，改變顱內(nèi)皮層神經(jīng)細(xì)胞膜電位，產(chǎn)生感應(yīng)電流，影響腦內(nèi)代謝和神經(jīng)活動，從而產(chǎn)生一系列的生理、生化反應(yīng)[7-8]。

如圖1 所示，經(jīng)顱磁刺激儀主要由控制系統(tǒng)、刺激系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)3 個部分組成[9]。其中控制系統(tǒng)主要包括患者信息管理、刺激方案管理、設(shè)備管理3 個模塊，用于完成主機的啟動自檢，狀態(tài)監(jiān)測與保護，輸出強度、頻率等刺激方案編程及記錄，查看患者基本信息和就診信息。刺激系統(tǒng)主要包括高壓控制模塊、升壓模塊、功率因數(shù)調(diào)節(jié)模塊、刺激線圈等部分，主要功能是為高壓儲能電容充放電，通過刺激線圈發(fā)送磁場刺激以實現(xiàn)治療目的。冷卻系統(tǒng)主要包括液體散熱模塊和流量控制模塊等，通過冷卻泵驅(qū)動冷卻液在循環(huán)管路中循環(huán)，并利用風(fēng)扇使冷卻液散熱以達(dá)到刺激線圈表面散熱的目的。

圖1 經(jīng)顱磁刺激儀基本結(jié)構(gòu)

2 常見故障分析與維護管理

2.1 常見故障分析

2018—2022 年我院在用經(jīng)顱磁刺激儀共記錄維修案例38 例，其中控制系統(tǒng)故障15 例、刺激系統(tǒng)故障3 例、冷卻系統(tǒng)故障11 例、其他故障9 例，如圖2 所示?？刂葡到y(tǒng)故障中，硬件故障6 例，包括計算機硬盤損壞1 例、主板電池耗盡1 例、USB 接口接觸不良4 例；軟件故障8 例，包括刺激次數(shù)超限4例、刺激次數(shù)統(tǒng)計錯誤2 例、治療方案丟失1 例、軟件誤刪除1 例；系統(tǒng)設(shè)置錯誤1 例，具體表現(xiàn)為本地連接未打開。刺激系統(tǒng)故障中，主電容故障1 例，表現(xiàn)為電容容量降低；升壓模塊故障2 例，表現(xiàn)為絕緣柵場效應(yīng)管（insulate-gate bipolar transistor，IGBT）損壞。冷卻系統(tǒng)故障中，誤報警7 例；循環(huán)管路故障3 例，包括管路堵塞2 例、管路漏液1 例；監(jiān)測控制模塊故障1 例，表現(xiàn)為連接線接觸不良。其他故障中，支架故障6 例，包括支架卡頓4 例、無法固定2例；轉(zhuǎn)向輪故障1 例，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)向輪破損；電源故障2 例，包括電源開關(guān)未打開1 例、電源線損壞1 例。

對設(shè)備維修案例進(jìn)行分析，造成設(shè)備故障的主要原因包括長時間使用后USB 接口松動、支架損耗，人為或設(shè)計固有缺陷引起的數(shù)據(jù)庫及軟件報錯、流量控制誤報警。進(jìn)一步使用魚骨圖分析方法對設(shè)備故障原因進(jìn)行分析[10]（如圖3 所示），引起設(shè)備故障的原因主要包括設(shè)備本身的設(shè)計缺陷、使用損耗，使用管理人員的操作使用和維護管理不到位，設(shè)備工作環(huán)境差等。

圖3 經(jīng)顱磁刺激儀常見故障原因魚骨圖分析

2.2 日常維護管理策略

我院目前在用經(jīng)顱磁刺激儀共24 臺，設(shè)備整體質(zhì)量可靠且日常維護保養(yǎng)及時，設(shè)備故障率保持較低水平，但設(shè)備維護管理仍有改進(jìn)空間。根據(jù)圖3 對常見故障原因的分析，在經(jīng)顱磁刺激儀日常管理使用過程中提出以下建議：（1）設(shè)備操作使用人員盡量固定，避免因人員不熟悉設(shè)備操作方法導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障。（2）加強設(shè)備使用規(guī)范化培訓(xùn)，確保操作人員熟悉設(shè)備使用流程，避免非正常開關(guān)機和誤操作軟件導(dǎo)致系統(tǒng)損壞、文件丟失、配置錯誤等故障。（3）停止治療后刺激拍應(yīng)放置在機箱刺激拍懸掛處，避免長時間放置在支架上引起支架物理損耗。（4）加強設(shè)備日常維護保養(yǎng)，保養(yǎng)過程中注重設(shè)備本身的冷卻系統(tǒng)及除塵，同時關(guān)注設(shè)備的工作環(huán)境，確保設(shè)備工作環(huán)境整潔、溫度適宜[9]。

3 典型故障檢修流程

3.1 流量控制報警

3.1.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備正常開機，軟件正常啟動，開始治療時或治療過程中系統(tǒng)報錯“0010000000”（流量控制故障），如圖4（a）所示。期間，我院共收集到流量控制報警10 例，包含誤報警7 例、管路堵塞2 例、流量監(jiān)測控制板連接線接觸不良1 例。管路堵塞包含刺激器與主機接口處堵塞1 例[如圖4（b）所示]，儲液盒中過濾器堵塞1 例[如圖4（c）所示]。

圖4 流量控制報警及故障現(xiàn)象

3.1.2 故障分析

當(dāng)設(shè)備報“0010000000”錯誤時，表明設(shè)備流量控制故障，提示冷卻系統(tǒng)故障，循環(huán)冷卻液流速監(jiān)測異常。對冷卻系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，流量控制報警可能由以下幾個方面引起：（1）流量監(jiān)測模塊誤報警，設(shè)備長時間使用后流量監(jiān)測模塊會出現(xiàn)誤報警（該情況廠家升級冷卻系統(tǒng)控制板后已解決）；（2）冷卻液缺少導(dǎo)致冷卻循環(huán)系統(tǒng)管路內(nèi)冷卻液不足造成流量減??；（3）冷卻液過濾器堵塞導(dǎo)致流量減??；（4）冷卻循環(huán)管路堵塞導(dǎo)致流量減?。唬?）冷卻泵故障導(dǎo)致性能下降引起流量減小或停止工作；（6）冷卻系統(tǒng)控制板故障導(dǎo)致冷卻泵停止工作或流量監(jiān)測異常；（7）電源控制模塊故障導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)供電異常引起故障。

3.1.3 故障檢修

流量控制故障報警通常由冷卻系統(tǒng)故障引起。故障排除時首先查看冷卻循環(huán)泵是否工作，若循環(huán)泵工作則重點排查冷卻液循環(huán)管路故障，否則重點排查控制電路故障。流量控制報警故障檢修流程如圖5 所示，其中管路堵塞重點關(guān)注過濾器、刺激線圈與主機接口連接處等關(guān)鍵部位，電源模塊及監(jiān)測模塊排查首先查看各線路接頭是否有松動等接觸不良情況。

圖5 流量控制報警檢修流程圖

3.2 磁場無輸出

3.2.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備開機正常，軟件啟動正常，開始治療時或治療過程中設(shè)備沒有磁場輸出，線圈未正常工作（正常工作時線圈輕微震動并發(fā)出“啪啪”響聲）且沒有報錯。統(tǒng)計期間，我院共出現(xiàn)此類故障7 例，其中4例為長時間使用后USB 接口接觸不良引起，1 例為主電容容值降低（80 μF）引起，2 例為主模板升壓模塊IGBT 損壞引起。

3.2.2 故障分析

由于電流的大小決定刺激線圈輸出磁場的強弱，因此設(shè)備無磁場輸出表明線圈無電流流過或電流過小。刺激線圈無磁場輸出的原因包括：（1）計算機與控制板通信故障，導(dǎo)致刺激觸發(fā)信號無法傳輸；（2）線圈供電電路板故障導(dǎo)致刺激系統(tǒng)無法產(chǎn)生高壓脈沖；（3）控制板故障導(dǎo)致觸發(fā)信號傳輸異常；（4）刺激拍故障導(dǎo)致線圈無法產(chǎn)生強時變磁場。

3.2.3 故障檢修

引起設(shè)備無觸發(fā)的原因較多，故障排除時首先排除通信故障，其次檢查刺激拍線路是否有斷裂。由于設(shè)備使用過程中刺激拍頭部旋轉(zhuǎn)頻繁，首先查看拍頭連接處高壓線是否斷裂及接頭是否老化引起接觸不良。排除通信故障和刺激拍故障后，重點關(guān)注主電容容值是否衰減[正常容值為140×（1±5%）μF]、32 A 熔斷絲是否熔斷、升壓模塊IGBT 場效應(yīng)管是否正常、可控硅組件是否正常；其次判斷控制板中供電電源、16 A 熔斷絲是否正常。設(shè)備無輸出故障檢修流程如圖6 所示。

圖6 設(shè)備無輸出故障檢修流程圖

4 小結(jié)

我院在用經(jīng)顱磁刺激儀大部分故障是由長時間使用造成支架、轉(zhuǎn)向輪、循環(huán)管路老化，接口接觸不良引起，也存在由于操作不熟練造成的本地連接未打開、治療方案丟失等原因?qū)е略O(shè)備無法正常使用。因此，在經(jīng)顱磁刺激儀日常使用過程中要進(jìn)一步加強規(guī)范化使用培訓(xùn)和日常維護保養(yǎng)，盡可能延長設(shè)備使用壽命，不斷提高設(shè)備使用率。