小動(dòng)物磁共振設(shè)備的開放共享管理與維護(hù)策略

朱恒立，王海雁，朱環(huán)，張茜

溫州醫(yī)科大學(xué)科研實(shí)驗(yàn)中心 （浙江溫州 325000）

小動(dòng)物磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）設(shè)備是目前生物醫(yī)學(xué)科研領(lǐng)域的尖端成像設(shè)備之一，其基于MRI 技術(shù)獲取動(dòng)物影像學(xué)數(shù)據(jù)，并通過影像學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)一步研究生物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的變化。相較于臨床應(yīng)用MRI，小動(dòng)物MRI 的磁場(chǎng)強(qiáng)度和梯度強(qiáng)度更高，具有較高的圖像分辨率，在病理生理學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、代謝組學(xué)和藥物研發(fā)等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。該設(shè)備目前已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)科研院所的標(biāo)志性分析測(cè)試儀器，為教學(xué)教研、人才培養(yǎng)、重點(diǎn)學(xué)科和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供了重要支撐。然而，由于該設(shè)備造價(jià)昂貴、結(jié)構(gòu)精密、專業(yè)性強(qiáng)，因此需要采用科學(xué)的維護(hù)管理手段，以確保其高效運(yùn)行。本研究以溫州醫(yī)科大學(xué)科研實(shí)驗(yàn)中心的小動(dòng)物MRI 設(shè)備為例，探討以開放共享為基礎(chǔ)理念的高端科研實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，以期為同類設(shè)備管理和維護(hù)工作提供參考。

1 小動(dòng)物MRI 設(shè)備管理措施

1.1 專人專機(jī)管理，以保障大型儀器高效穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)

小動(dòng)物MRI 作為一種大型精密儀器，具有硬件組成繁多、軟件操作復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)室安全管理要求嚴(yán)格等特點(diǎn)，屬于平臺(tái)I 類儀器[2]。為確保儀器設(shè)備的安全性、連續(xù)性和穩(wěn)定性，在管理過程中設(shè)置了專人專職的管理模式，配備2 名固定的專職管理人員，并嚴(yán)格明確管理人員的儀器使用規(guī)范，以保障大型儀器高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。專職管理人員作為儀器的唯一操控者，需熟練掌握儀器原理和操作方法，熟知科研實(shí)驗(yàn)中心大型儀器對(duì)外開放使用原則，并對(duì)常見問題具有一定的維修、解決能力。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重問題時(shí)，專職管理人員能第一時(shí)間與儀器供應(yīng)商取得聯(lián)系，并及時(shí)進(jìn)行處理，確保其能夠?yàn)榭蒲泄ぷ魈峁┓€(wěn)定、高效的支持。

1.2 數(shù)字化賦能，高端儀器設(shè)備共享管理

數(shù)字化賦能是指利用信息化技術(shù)使儀器設(shè)備擺脫單一供給，并深度挖掘科研用戶需求，探討跨學(xué)科多領(lǐng)域合作的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。信息化技術(shù)的應(yīng)用是加強(qiáng)高端儀器設(shè)備深度開放的關(guān)鍵舉措[3-4]?？蒲袑?shí)驗(yàn)中心通過建立大型儀器共享管理系統(tǒng)，為小動(dòng)物MRI 設(shè)備的開放使用提供了全方位的規(guī)范與監(jiān)督。校內(nèi)外用戶均可以通過訪問大型儀器共享管理系統(tǒng)的前臺(tái)網(wǎng)站，獲取儀器的基本信息，并在網(wǎng)站上申請(qǐng)注冊(cè)賬號(hào)，一旦賬號(hào)經(jīng)管理員認(rèn)證后，用戶便可以登錄后臺(tái)預(yù)約管理系統(tǒng)，對(duì)儀器進(jìn)行查詢和預(yù)約使用。線上預(yù)約流程使小動(dòng)物MRI 設(shè)備運(yùn)行更加有序，顯著提高了設(shè)備的共享率。

此外，通過定期舉辦儀器技術(shù)應(yīng)用講座，邀請(qǐng)儀器廠家講授設(shè)備原理和應(yīng)用，以及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜医淌诜窒砜蒲谐晒?，現(xiàn)場(chǎng)講座與線上直播相結(jié)合，力求促進(jìn)儀器開放共享，最大化發(fā)掘儀器設(shè)備的應(yīng)用潛力。

1.3 流程規(guī)范與安全檢查，強(qiáng)化儀器操作的風(fēng)險(xiǎn)管理

小動(dòng)物MRI 配有9.4 T 超高場(chǎng)超導(dǎo)磁體，相比醫(yī)用MRI 擁有更強(qiáng)大的靜磁場(chǎng)[5]。由于平臺(tái)大型儀器設(shè)備面向各學(xué)院和社會(huì)科研機(jī)構(gòu)開放共享。因此在確保設(shè)備高使用率的同時(shí)，對(duì)設(shè)備的使用規(guī)程進(jìn)行規(guī)范化及安全性管理尤為重要。

1.3.1 規(guī)范化使用流程

首次預(yù)約小動(dòng)物活體MRI 設(shè)備時(shí)，使用者需至少提前2 d 與專職管理人員溝通，以確保該技術(shù)實(shí)施的可行性。在預(yù)約過程中，使用者有責(zé)任提供準(zhǔn)確無誤的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容詳情，以確保所計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不會(huì)對(duì)相關(guān)設(shè)備和人員造成任何潛在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，使用者需簽署《科研實(shí)驗(yàn)中心大型儀器共享平臺(tái)9.4 T 小動(dòng)物活體磁共振成像系統(tǒng)首次預(yù)約告知書》。MRI 實(shí)驗(yàn)室禁止使用具有磁性、毒性或放射性的測(cè)試樣本，嚴(yán)禁使用不符合動(dòng)物倫理和存在嚴(yán)重病蟲害的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。在通過大型儀器共享平臺(tái)預(yù)約設(shè)備使用時(shí)間后，使用者應(yīng)按約定時(shí)間將測(cè)試樣本送至MRI 樣本準(zhǔn)備區(qū)，由專職儀器管理人員進(jìn)行掃描測(cè)試。實(shí)驗(yàn)完成后，使用者需如實(shí)填寫實(shí)驗(yàn)記錄臺(tái)賬。在管理人員同意的前提下，使用者可通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸或在指定位置使用CD 光盤復(fù)制數(shù)據(jù)，嚴(yán)禁使用U 盤和硬盤。

1.3.2 規(guī)范安全檢查流程

操作間和磁體間均應(yīng)設(shè)置多種安全警示牌，展示可能帶來安全隱患的物品種類，包括氣瓶、金屬動(dòng)物籠、金屬植入物、手機(jī)、鑰匙、手表、鑷子、金屬飾品、金屬筆頭等小物件。此外，在磁體間門口設(shè)置安全警戒線，提醒非儀器管理人員禁止進(jìn)入。由于導(dǎo)致磁體發(fā)生安全隱患的物品種類繁多，安全警示無法在根本上防止事故發(fā)生，因此進(jìn)入磁體間前的安全檢查流程必不可少。

MRI 設(shè)備場(chǎng)地目前分為操作間、磁體間和設(shè)備間，當(dāng)測(cè)樣用戶和儀器管理員進(jìn)入操作間時(shí)要求除去身上物品并放置于指定保存處，且更換實(shí)驗(yàn)服。儀器管理員進(jìn)入磁體間前也需互相監(jiān)督，并用金屬探測(cè)儀行全身檢查。實(shí)驗(yàn)小鼠的金屬植入物、金屬標(biāo)記耳釘?shù)葢?yīng)在進(jìn)入磁體間前去除[6]。另外，動(dòng)物器具包括小鼠隔離籠、注射器等物件也禁止帶入磁體間[7]。

2 小動(dòng)物MRI 設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)

小動(dòng)物MRI 設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)，不僅能延長儀器使用壽命，預(yù)防儀器故障，還能提高成像質(zhì)量，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。科研實(shí)驗(yàn)中心為該設(shè)備建立了專門的維修維護(hù)記錄本，記錄每次維修的日期、內(nèi)容和結(jié)果，有利于分析設(shè)備的運(yùn)行狀況和預(yù)防故障，其日常維護(hù)和保養(yǎng)包括以下3 個(gè)方面。

2.1 環(huán)境溫濕度的檢查和記錄

小動(dòng)物MRI 設(shè)備對(duì)運(yùn)行環(huán)境的溫濕度要求較高，通常要求保證房間溫度18～22℃，溫度波動(dòng)＜1 ℃/h，濕度40%～60%。房間溫度波動(dòng)太大或溫度太高，均會(huì)影響設(shè)備的靈敏度，進(jìn)而影響圖像質(zhì)量。MRI 的磁體為超導(dǎo)磁體，由液氦和冷頭維持在極低溫度狀態(tài)下，房間溫度過高可能會(huì)加劇液氦損失甚至發(fā)生失超；而房間濕度過大，易導(dǎo)致儀器內(nèi)部電路板或主磁體產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，影響設(shè)備正常工作和使用壽命。房間濕度過低，機(jī)器易產(chǎn)生靜電，從而擊穿電路導(dǎo)致?lián)p害。因此，MRI 設(shè)備房配備恒溫、恒濕精密空調(diào)，以保證設(shè)備房和磁體間的溫濕度。而定期監(jiān)測(cè)和調(diào)整房間溫濕度是確保MRI 設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵措施之一。

2.2 小動(dòng)物MRI 設(shè)備制冷系統(tǒng)的檢查和維護(hù)

小動(dòng)物MRI 設(shè)備的制冷系統(tǒng)是維持設(shè)備低溫的重要組件，主要由水冷、氦冷和冷頭3 部分組成。水冷機(jī)主要與設(shè)備中的氦壓縮機(jī)、梯度和勻場(chǎng)冷卻熱交換器聯(lián)動(dòng)。首先，其維護(hù)需注意水量控制。設(shè)備出現(xiàn)故障的常見原因是水流量未達(dá)到機(jī)組要求的最小流量，因此需要定時(shí)檢查水箱，在水量下降到一定程度時(shí)及時(shí)添加蒸餾水。其次，保證水冷系統(tǒng)的清潔性，避免異物進(jìn)入。當(dāng)水質(zhì)檢測(cè)傳感器顯示低于一定數(shù)值時(shí)，需要清洗機(jī)組內(nèi)的過濾網(wǎng)，必要時(shí)進(jìn)行換水。最后，定期檢查和清洗水冷內(nèi)外機(jī)，尤其是室外機(jī)組定期清理設(shè)備灰塵；定期觀察機(jī)組的出入水溫度和循環(huán)水壓力，保水冷機(jī)屏幕無報(bào)警[8]。

儀器管理員需每天檢查并記錄設(shè)備的報(bào)警指示燈是否正常、液氦的液面水平、磁體內(nèi)部氦氣壓力、氦壓縮機(jī)是否工作、加熱功率等參數(shù)。液氦液面應(yīng)＞60%，靠近極限值50%前需聯(lián)系廠家補(bǔ)充液氦；加熱功率是冷頭正常運(yùn)行的指示參數(shù)，如果加熱功率＜10%則需要聯(lián)系廠家進(jìn)行維護(hù)檢查；氦壓縮機(jī)中的吸附器應(yīng)定期更換，吸附器的作用為過濾油霧，使用一定時(shí)間后吸附效果會(huì)減弱，多余油霧易產(chǎn)生污染，造成冷頭活塞磨損，因此需要每年更換1 次[10]；冷頭工作時(shí)應(yīng)密切注意發(fā)出的蜂鳴聲是否正常，是否持續(xù)運(yùn)作。此外，隨著時(shí)間的推移，冷頭活塞長期工作會(huì)發(fā)生自然磨損，造成制冷效率降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生失超，因此冷頭一般情況下每隔2 年需重新更換1 次[11]。

2.3 設(shè)備電源和電路器件的維護(hù)

供電系統(tǒng)的穩(wěn)定正常是避免MRI 設(shè)備發(fā)生故障、提高M(jìn)RI 設(shè)備診斷準(zhǔn)確性的重要保證。MRI設(shè)備配備獨(dú)立電箱和單獨(dú)的380 V 三相交流電源，并配備了電阻≤ 2 Ω 的專用地線。日常維護(hù)檢查中應(yīng)嚴(yán)密關(guān)注配電指示燈的報(bào)警裝置及工作情況，一旦發(fā)生停電應(yīng)緊急聯(lián)系相關(guān)部門處理，盡快恢復(fù)用電供應(yīng)。

電路器件定期檢查、清潔也是保證設(shè)備正常工作的關(guān)鍵。檢查和維護(hù)MRI 設(shè)備電路時(shí)，注意防止靜電對(duì)器件的損害；同時(shí)，處理過程中應(yīng)佩戴抗靜電手環(huán)或使用抗靜電工具。電路板上的灰塵和污垢會(huì)影響設(shè)備的散熱和運(yùn)行性能，定期用軟布或?qū)Ｓ们鍧崉┎潦秒娐钒?、空氣過濾網(wǎng)和散熱風(fēng)扇，避免積灰和潮濕。此外，也需注意檢查設(shè)備射頻單元、梯度單元、譜儀單元的連接器和接頭，確保完好無損、接觸良好，如有松動(dòng)、斷裂或腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)更換或修復(fù)。

3 突發(fā)緊急事件的應(yīng)急處置

小動(dòng)物MRI 設(shè)備以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為測(cè)試對(duì)象，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)科研研究和臨床試驗(yàn)中。盡管其在工作原理上與用于人類的MRI 設(shè)備類似，但在實(shí)際操作過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些特定的緊急情況。

3.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生命體征突然發(fā)生異常

實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)動(dòng)物可能由于麻醉不當(dāng)、疾病造模或其他原因發(fā)生心率呼吸監(jiān)控裝置顯示其呼吸頻率不規(guī)律、心跳異常等特征時(shí)，應(yīng)立刻停止實(shí)驗(yàn)，將動(dòng)物床移出磁體外并觀察動(dòng)物情況。當(dāng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物出現(xiàn)呼吸運(yùn)動(dòng)停止、黏膜發(fā)紺、角膜反射消失或極低、瞳孔散大等臨床死亡癥狀時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行復(fù)蘇和搶救；實(shí)驗(yàn)動(dòng)物若出現(xiàn)蘇醒狀態(tài)、肌肉掙扎，則應(yīng)重新麻醉，待其鎮(zhèn)靜后再開展實(shí)驗(yàn)，也可以適當(dāng)追加麻醉劑。

3.2 設(shè)備失超故障處理

失超現(xiàn)象是指由于某種原因使超導(dǎo)磁體內(nèi)部原本的超導(dǎo)條件被破壞，可導(dǎo)致線圈中的高電流形成電阻的位置迅速產(chǎn)熱，使磁體中的液氦大量蒸發(fā)，氣體壓力激增[12]。此種現(xiàn)象不僅會(huì)導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，還可能對(duì)設(shè)備的使用環(huán)境和使用人員造成極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此針對(duì)失超現(xiàn)象采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施和預(yù)防策略具有重要意義。

在磁體失超的緊急情況下，儀器管理員應(yīng)迅速采取行動(dòng)。首先，管理員應(yīng)立即撤離磁體間，引導(dǎo)測(cè)試用戶安全撤離至指定區(qū)域，并立刻對(duì)機(jī)房和失超管附近的室外區(qū)域設(shè)置圍欄，防止因液氦噴發(fā)造成的潛在損害。當(dāng)磁體停止大量蒸發(fā)液氦后，管理員需立即與廠家取得聯(lián)系。其次，管理員應(yīng)檢查磁體的失超管、冷頭裝置及磁體表面，以識(shí)別任何異常情況。如發(fā)現(xiàn)積水或凝霜，應(yīng)立即進(jìn)行清理。同時(shí)，也需檢查磁體失超管內(nèi)的爆破膜是否有破損。若爆破膜損壞，則應(yīng)在廠家工程師的遠(yuǎn)程指導(dǎo)下更換備用爆破膜，以防止空氣回流進(jìn)入磁體，確保磁體的臨時(shí)安全。最后，一旦廠家工程師和液氦供應(yīng)商到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，便可開始重新補(bǔ)充液氦并對(duì)磁體進(jìn)行升場(chǎng)勵(lì)磁，確保儀器恢復(fù)到安全可靠的工作狀態(tài)。

為預(yù)防此類事件發(fā)生，做好日常規(guī)范化檢查十分重要。設(shè)備管理人員應(yīng)對(duì)設(shè)備做好定期參數(shù)檢查和記錄，以季度為單位對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，并及時(shí)聯(lián)系廠家工程師對(duì)可能出現(xiàn)故障的設(shè)備制定相應(yīng)的維護(hù)或維修方案。此外，在失超現(xiàn)象發(fā)生后，設(shè)備管理人員也應(yīng)詳細(xì)記錄失超事件的所有細(xì)節(jié)，并進(jìn)行分析，以便未來更好地防止類似事件的發(fā)生。

4 結(jié)語

大型精密科研設(shè)備的完好性在高等院校的科研活動(dòng)、教學(xué)任務(wù)及社會(huì)服務(wù)中發(fā)揮重要作用。本研究以小型動(dòng)物MRI 設(shè)備為研究對(duì)象，深入探討其管理制度的建立、信息化管理技術(shù)的應(yīng)用、日常主動(dòng)維護(hù)策略及應(yīng)急管理預(yù)案機(jī)制的構(gòu)建。未來，將以小動(dòng)物MRI 設(shè)備為管理模板，深化對(duì)大型科研設(shè)備共享平臺(tái)建設(shè)與管理策略的研究，進(jìn)一步提升平臺(tái)的服務(wù)效能，為學(xué)校的學(xué)科建設(shè)和對(duì)外社會(huì)服務(wù)提供堅(jiān)實(shí)的設(shè)施保障和技術(shù)支持。