磁共振射頻系統(tǒng)故障分析

曹廣明

磁共振射頻系統(tǒng)故障分析

曹廣明①

射頻功率放大器是每臺MRI系統(tǒng)所必配的重要部件,它的作用是產(chǎn)生足夠大的射頻脈沖并將其送到發(fā)射線圈以產(chǎn)生射頻磁場,使得被檢體的氫原子核在磁體內(nèi)產(chǎn)生核磁共振。它的最大峰值輸出功率為5000W。激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量。在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號，并將吸收的能量釋放出來，被體外的線圈接收，經(jīng)電子計算機處理獲得圖像。

磁共振；射頻放大器；四極電子管

1 故障現(xiàn)象

Siemens Impact/1.0T磁共振斷層掃描儀開機后，計算機自檢正常，但RF射頻系統(tǒng)Downloading不能完成，在控制臺的錯誤報告中提示射頻系統(tǒng)處在Standby off狀態(tài)，使用主菜單下的System/standby功能不能啟動射頻系統(tǒng)。

2 故障分析與故障檢查

查看設(shè)備室環(huán)境溫度為20 ℃，RF射頻柜冷卻風扇運轉(zhuǎn)正常，但高壓電源HVPS 柜左上方四個LED(Anode Spannung, Anode Strom, ScreenSpannung, Screen Strom)均亮，正常情況下只有Anode Spannung和Screen Spannung的綠色LED亮，右下方電源控制單PSCU D4板的3個LED均滅，正常時3個綠色LED亮，拔下該板上的輸入信號RFPA一ON光纖，看到有紅色光信號，而輸出信號RFPA一Ready光纖無光信號。根據(jù)以上現(xiàn)象，參照隨機Trouble Shooting Guide書中的射頻功率放大器(RFPA)作流程圖檢查，提示:PSCU D4板正常。

RFPA是由射頻放大器(RF AmpliferE6)和高壓電源(HVPS E4B)兩部分組成。主機電源分配器中的一路220 V AC 為射頻放大器供電，另一路三相380 V AC為HVPS供電，并產(chǎn)生10 kV陽極和1.5 kV屏極高壓，該高壓電源啟動時序由PSCU D4板控制。為證實陽極和屏極高壓是否正常，先斷開電源分配器的F4和F23保險，將HVPS柜背面的RF高壓電纜拔出，插入service plug，斷開其后的負載即放大器部分，再合上F4和F23保險，觀察HVPS(E4B)左上方只有2個綠色LED亮，因此判定高壓部分正常，故障在其后的射頻放大器(RF Am-plifer E6)部分。該射頻放大器是由固態(tài)驅(qū)動放大器和放大管末端功率放大器兩級組成，最大輸出10 kw峰值包絡(luò)功率。驅(qū)動放大器接收來自射頻信號單元( RFSU)的射頻輸入信號，其輸出信號送給球管末端功率放大器，末端放大器則由放大管和D1，D2，D3三塊電路板組成，HVPS產(chǎn)生的1.5 kV屏極高壓直接由D1板輸送給放大管的屏級，柵極電壓由D2 GRIDBI板產(chǎn)生后亦經(jīng)D1板提供給放大管，并通過RFSU輸出的Unblank信號實現(xiàn)RF球管的導通(V-grid = -250VDC)和關(guān)斷(V-grid= -400 V DC。燈絲電壓由D3 FIPS （Filament Power Supply)板提供，另外D3板上有一溫度控制開關(guān)FCM與冷卻風扇連接，風扇有問題使得HVPS柜過熱時，F(xiàn)CM自動切斷燈絲電路，保護射頻放大器。首先取下service plug重新聯(lián)接高壓電纜，測量輸入四極電子管的幾路電壓的情況:在RFPA柜的正面，用萬用表直流電壓檔測D3.X4對D3.X5之間電壓為7.5 V，表明放大管燈絲電壓正常。在RFPA E6柜的背面上拔下光纖D2.J1 ( RFPA一Unblank)，用萬用表直流電壓檔測D2. X9對D2.X7之間電壓為-3.99 V，再用電筒照射D2.J1光纖聯(lián)結(jié)器，模擬Unblank信號，此時測得電壓為-2.3 V，柵壓正常。各點電壓均正常，初步判定是射頻放大管(Ell)壞，為了進一步確認是四極電子管的問題，斷開F23和F4保險，將RF Amplifer E6柜背面上各電纜拔下，拉出RF Amplifer E6柜，打開上蓋板，對四極電子管各管腳放電，然后卸下球管，仔細觀察發(fā)現(xiàn)四極電子管表面有擊穿痕跡。同時聯(lián)接E6上電纜線，合上F4和F23，進行空載通電試驗，觀察HVPS上各LED燈顯示正常，從而判定是RF球管(Ell)損壞。維修: 四極電子管，按資料說明仔細調(diào)整各相關(guān)參數(shù)后，機器恢復掃描。

3 討論

3.1 鑒于磁共振RF系統(tǒng)是RF Application System、RF Power Amplifier、RF SignalUnits三個基本部分構(gòu)成。磁共振開機后完成Downloading及RFAS正常工作是通過FRPA和RFSU的正常工作得以實現(xiàn)，當RFPA, RFSU發(fā)生問題時都會出現(xiàn)Downloading失敗或Unable to switchunits on/off的提T。根據(jù)磁共振RF系統(tǒng)工作原理及RF系統(tǒng)三個基本組成部分的相互關(guān)系service plug結(jié)合對測試點進行測試以區(qū)分故障的大體部分，對磁共振的維護中RF系統(tǒng)的故障多數(shù)集中在RFPA。

3.2 該型機器所用射頻功率放大管（RF Tube）是由美國瓦里安公司生產(chǎn)的四極電子管，是磁共振射頻部分的重要部件，其價格昂貴，標定使用壽命為1～1.5年。我們在實際使用中采取無檢查病人時，通過計算機軟件控制使RF系統(tǒng)進入Standby off狀態(tài)，盡可能的減少RF Tube的使用小時數(shù)，以延長其使用壽命。此外，保證MR設(shè)備所規(guī)定的環(huán)境溫度、溫度處在相對恒定狀態(tài)及定期清潔防塵散熱網(wǎng)也是延長RF-Tube使用壽命的重要環(huán)節(jié)。

[1]高漢賓，張振芳.核磁共振原理與實驗技術(shù)[M].武漢：武漢大學出版社，2008.

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[4]田建廣.生物核磁共振[M].上海：第二軍醫(yī)大學出版社, 2001.

[5]項瑞雄,祖寧先,駱漢生.MR-5002型射頻功率放大器幾例故障的維修[J].中國醫(yī)療器械雜志,2004(1).

Analysis of MRI RF amplification failure

CAO Guang-ming

RF power amplifier is equipped in every MRI system, thus it will be an important component. Its role is to generate enough RF pulses that are brought into the transmitting coil to generate radio frequency magnetic field so that the hydrogen nuclei are samples producing in vivo magnetic resonance magnetic. Its maximum peak output power is 5000W. Excited hydrogen nuclei in the human body can cause resonance of hydrogen nuclei and absorption of energy. After the cessation of the RF pulse, hydrogen nuclei produce a specific radio frequency signal, and will absorb the energy released.. Then it is received by coil in vitro and treated by computer image processing.

Magnetic resonance; Radio frequency amplifier; Four-pole tube

1672-8270(2010)06-0056-02

TH 772

B

曹廣明,男，(1965- ),大專學歷，主管技師?，F(xiàn)就職于吉林市中心醫(yī)院器械科，從事醫(yī)療器械維修工作。

2010-03-08

①吉林市中心醫(yī)院器械科 吉林 吉林 132011

China Medical Equipment,2010,7(6):56-57.

[First-author's address]Department of Medical Equipment Management, Jilin Central Hospital, Jilin 132011, China.