醫用核磁共振成像系統的風險故障分析及維護保養

鄧雪琰

[摘要]目前，醫用核磁共振成像系統與臨床診斷密切相關，在疾病診斷中發揮了非常重要的作用。核磁共振成像設備制動化程度高，結構精密，所以在運行中存在潛在的風險，且易出現故障。因此，本文通過從核磁共振成像系統原理和運行程序方面分析存在的潛在風險，從電氣系統、運行方面及圖像方面分析常見故障，進而總結核磁共振成像設備的維護和保養方法，使操作人員熟知醫用核磁共振成像系統的常見風險故障，為操作人員提供排除故障和日常維護作參考，提高臨床診斷效率。

[關鍵詞]MRI原理；風險分析；故障分析；維護保養

[中圖分類號]THl7

[文獻標識碼]B

[文章編號]2095-0616（2016）03-199-05

核磁共振成像（MRI）設備是目前最先進的醫用數字信息化成像設備之一，它利用磁場射頻脈沖使人體內氫核放聲震動產生頻射信號，經計算機處理而顯示成像，其多參數成像、高對比成像、無輻射等諸多優點使MRI在醫學診斷中發揮重要作用。醫用核磁共振成像屬于先進儀器，涉及到多方面技術，運用了電磁場與電磁波理論、射頻場理論、核物理等多種物理原理，其系統主要由主磁場、梯度磁場、射頻磁場、以及中心控制計算機組成。MRI設備廣泛的優越性使MRI市場快速增長，安全有效的應用醫用核磁共振成像設備，是提高診療質量的基礎，但是由于MRI設備占用場地及空間比較大及其復雜的運行原理和模塊構成，相對于人身安全因素增多，所以目前醫用核磁共振的臨床運用仍存在一定的風險。本文從醫用核磁共振系統的成像原理、實際臨床運行等角度出發，分析存在的潛在風險和易出現的故障，并總結MRI設備的維護保養，減少臨床故障率，提升設備的完好性，使工作更順利進行。

1.醫用核磁共振成像系統風險分析

1.1主磁場風險分析

靜電磁場是主磁場的主要組成部分，隨著技術的發展和進步，為了達到足夠高的信噪比，則有向高場跨越的趨向，目前3T磁場輕度的系統完全成熟。與此同時，高場強會對鐵磁性物體產生強大的吸力，因此帶來投射物效應、扭曲、圖像偽影、設備故障等風險要素。投射效應指在高強度磁場下，鐵磁物體會以一定的速度和作用路徑投向磁體的現象，并且隨著磁場強度的增加，投射效應增強，可以根據物體的磁導率、質量、相隔距離和方位及所處磁場強度等預測投射效應。投射效應不僅破壞磁場磁體本身，磁體運動同樣可能會產生嚴重損害；如果病灶周圍一定范圍內有磁體存在，磁體由于磁場的吸引，會發生偏移或者移位，導致再次損傷，嚴重者可能損壞磁體系統或者造成受檢人員傷亡。實際工作中，雖然加裝了主磁屏蔽系統，但是磁體lm以內磁力很高，只要臨近磁體，磁性隨即猛增，有醫院已經出現類似情況，在攝像機靠近1.5T磁體時，由于磁力突然增大，攝像機直徑飛向磁體。另外，磁場5Gs線范圍內，磁卡、手機等電子產品會受到磁場的損害。

扭曲指具有磁性物體在磁強場下會向平行于BO的方向發生偏轉。當人體含有金屬等多種植入物時，如血管夾、起搏器攜帶者、心臟除顫器攜帶者都會受磁場作用的影響，切割血管或者其他組織間接產生嚴重的影響，甚至導致生命危險。磁共振偽影是指由于體內器官運動、金屬部件遮蓋、共振磁場不均勻等導致，這對于診斷的準確度帶來一定的影響。因此明確偽影產生的原因、正確鑒別和認識偽影，是臨床診斷經常面臨的問題。偽影常以黑邊界偽影、化學位移偽影、卷折偽影、吉布斯（截斷）偽影、拉鏈狀偽影等形式，其中吉布斯（截斷）偽影是一種非常強烈、平行排列、黑白相間的一種條狀偽影，最為難以辨別。

1.2射頻磁場風險分析

射頻磁場是指無線電波的頻率或磁場頻率在100kHz以上的頻率。產生一定的電感效應，當受磁場作用感應電壓較高時，磁場內一些導電物質附件，如心電圖電極等能夠接觸到皮膚的器具，會產生明顯的電擊反應，如有發生，不僅影響診斷質量，還會對患者造成心理上的恐懼。同時，人體會吸收一部分射頻能量，從而轉化為熱量，我們稱之為射頻沉積效應（SAR），射頻沉積效應的產生對體溫上升敏感的體質影響甚大，受檢者很容易就會吸收過量的SAR輻射，從而導致體溫上升，對被檢患者存在潛在風險。所以規定了SAR的限定值，頭部平均限制量為10min內3W/kg，體部15min最大限量為4W/kg，頭部10min最大限量為3W/kg，四肢的平均限制量為12W/kg。

1.3梯度磁場風險分析

梯度磁場是在主磁場的基礎上外加的一個比主磁場弱很多的磁場，改變主磁場強度，使沿梯度方向具有不同的場強，因此產生不同類型的共振頻率，用于空間定位。人體內不同組織的核磁共振有微小差別，而此時梯度磁場可以對信號空間定位，減少整體誤差。梯度磁場的快速轉換，雖然可以提高掃描速度，但是自旋回波序列和平面回波序列運行帶來了典型的噪聲，損害聽覺，梯度切換速度越快，噪聲越大，輕則使人感覺煩躁，嚴重則導致永久失聰。另外梯度場不僅產生噪音，還會在人體內產生電流，刺激神經，如在髂骨，股骨關節等解剖結構交界，使患者感覺異常，嚴重者甚至休克。

1.4綜合磁場風險分析

根據關于核磁共振成像系統操作人員的恒定磁場暴露水平調查顯示，醫用MRI設備中，1.9T和2.OT的設備恒定磁場強度最高，并且持續時間長；而機組中磁場強度最高的是MRI的控制面板，微機操作位置的恒定磁場強度略高于本底部；體位水平高度相比，腹部水平高度的測量值最高，胸部次之，頭部最低。對于門診量較大的醫院來講，操作人員在機房暴露時間相對較長，故操作人員恒定磁場暴露水平較高。

所以對核磁共振設備運行中，保證人員安全最為重要。操作人員應熟知MRI設備原理，熟記MRI的潛在風險，加強磁場安全，強電輻射安全方面的相關教育。與此同時，受檢者也應該做好防范工作，受檢者提前詢問是否做過人工心瓣膜術等；受檢前植入物的檢查，如磁場對受檢者體內起搏器、心臟除顫器、耳蝸植入物、止血夾等。

2.醫用核磁共振成像系統的故障分析

2.1電氣系統故障

核磁共振成像設備需要持續不斷且穩定的的供電系統，所以單獨使用供電系統并配備監控系統，隨時查看電力系統運行狀態。當額定電流與保險絲不匹配時，易導致短路或者出現電流不穩定等，嚴重影響系統的正常運行。設備機房普遍所用地線，所以對地線電阻進行定期檢查，保證電阻在正常范圍內。遇到經常“跳閘”，冷頭不能啟動，導致液氮揮發問題，應當手動開啟冷頭，防止液氮繼續揮發，然后再檢查電柜，仔細觀察是否因為松動、缺失、破損等情況導致漏電跳閘。如果沒有出現，則查看空氣開關漏電保護值是否處于正常范圍之內。

有時候磁體上部分管道結滿冰霜，其主要原因是制冷系統RW5的效率太低，液氮大量發揮帶走熱量，如果水冷管發生滲漏進入制冷系統形成冰栓，導致系統無法正常工作，在此情況下，更換壓縮機和冷頭部分，在更換壓縮機前對高低壓管路真空泵處理，防止殘留雜質。

設備機房也要合理控制溫度，而溫度控制一直是MRI設備中易忽略的問題。在機房的空調系統中，很多小細節極容易被忽略，其中溫度高于合適范圍是常見的問題，而溫度變化是不常被發現的問題，溫度過低，導致核磁共振儀里的半導體反應遲鈍。溫度的變化同樣導致非超導體的中心頻率產生漂移。射頻和梯度線圈由于發熱后絕緣材料性能降低后瞬時放電也容易引起的故障。

機房工作環境的溫度、濕度、光源的變化等極容易使硬件變性，導致設備故障，如壓縮機和冷機組故障：壓縮機高壓開關易出現故障，油路、水路易堵塞，容易忽略積水的滿溢。由于季節交替，水溫也會隨之變化，導致氟利昂低壓變化，影響水循環過濾器的正常運行。另外，機房的通風系統，掃描床的微震動等都可導致圖像不準確。

2.2運行故障

安裝人員沒有按規定進行系統安裝和附件使用，沒有注意設備之間不兼容，或者機械在安裝過程中的摩擦損傷等帶來之后的運行故障。移動床不能進出；全身其他組織可以掃描，但是不能掃描頭部，則是床移動控制故障，查看床位的運動轉運帶損壞，查看床位正下方升降位置的光耦傳感器是否損壞。

啟動或者重啟核磁共振系統的時候，掃描面出現故障沒有反應。這種故障極有可能是因為計算機非正常關閉導致，先檢查計算機和譜儀連接是否正常，射頻發射和譜儀是否正常運行；然后重新連接計算機和譜儀，用備份軟件覆蓋原文件并修復軟件系統，重新啟動。同樣也會遇到正常運行掃面過程中，部分區域成像突然消失，無法重建圖像，并自行關機等故障，其可能是磁盤損壞。

射頻系統和梯度系統易在運行過程中出現故障，主要是由于射頻系統結合空間中的梯度場進行相位編碼成像。如果是在掃描過程中出現報錯提示，則有可能是射頻放大器的發射管MOS管被擊穿；如果掃描過程第一序列正常，而第二序列無法掃描到圖像，則可采取將sc掃描柜的三塊板替換到同類型其他機器上驗證是否損壞；在大多數情況下是因為射頻線圈的故障，插頭和主線由于長時間的頻繁使用，使主線裂斷、插針松動、或者也有可能是線圈里的電容損壞，更換同型號電容即可。大多數情況下梯度系統電源更容易出現故障，使圖像在同一個方向變形，可以利用三個電源完全相同的原理互換排除故障。

2.3圖像故障

信號采集包括圖像采集、重建、后處理等過程；信號采集系統的模擬電路包括放大器、連線、濾波板和數字處理電路ADC等系統，在圖像采集的時候都會都會出現不確定的故障。當數據儲存時，軟件數據庫滿載后，無法再自動處理并儲存新數據的時候，就會自動刪除原來存檔數據，釋放空間，用于新的數據存檔，從而導致數據丟失故障。

每臺核磁共振設備整個運行過程就只有按鍵的鼠標動作，所以故障排除分析的主要思路就是縮小范圍，逐一排除。特別在掃描過程極容易出現圖像故障。如圖像出現一半清楚，一半模糊，則可以進行PF測試項目，然后進行Mars測試，則可以比較系統的排除故障。當圖像出現斜條偽影的時候，可以重新啟動機器，如果還是存在同樣的情況，則更換不同的線圈，查看線圈接口是否接觸不良而導致偽影的出現；另外可以查看輔助設備的靜態壓，磁體問的溫度、濕度是否在正常范圍內；設備房間是否存在有其他干擾磁體的物體。當接收到的檢測信號低，導致不能正常檢測，則有可能頻率信號強度不正常，或者是患者體位不正確等。同樣在監視器里出現部分成像消失，則懷疑磁盤運行或者電源電壓是否出現異常；圖像的一方向不能進行掃描或者圖像在一個方向變形，則是梯度系統出現故障。

人為的不適當或者過度復雜操作用戶界面，混淆控制系統，對設備設置，測量，運行狀態等其他信息模棱兩可，使設備處理數據系統故障或者死機等；由于缺乏保養等導致老化、接觸不良，也會使數據傳輸出現錯誤等故障。而在中間過程，比如自動調諧、增益調整、梯度電流波形調整，尤其是磁共振信號采集和處理的整個過程都是在后臺進行，并不提供測試或顯示窗口，所以應該定期查看，防止故障的產生。

3.機房的維護和保養

3.1保持恒定的運行環境

核磁共振設備室周圍的環境與MRI設備顯示的圖像質量密切相關，在磁體15m范圍內任何改變都會影響到磁場的均勻度，降低圖像質量，因此避免在核磁設備機房周圍增設大型含有鐵磁性強的物體，如高頻率的變壓器、輸電線等。沒有關好屏蔽門，也容易受外界射頻干擾磁體空間。另外，機房的通風系統，掃描床的微震動等都可導致圖像不準確。

核磁共振設備室溫度監控包括掃描室的溫度和磁體溫度。掃描室的溫度維持20%和26%之間。過高過低都會影響磁體的溫度進而影響設備中心頻率的均勻性，當溫度高于28℃，磁體溫度系統將可能失去控制；而磁體的溫度的穩定直接與設備的中心頻率的相關，當溫度發生一定變化時，磁體溫度也會出現故障，所以工作人員嚴格每天例行監測掃描室的溫度，查看空調工作狀態是否正常。使用恒溫恒濕機的設備室，要定期更換過濾網，防止長時間的工作會使過濾網積滿灰塵造成堵塞，導致工作效率下降。

3.2冷卻系統

冷卻系統是核磁共振設備重要組成部分，為了不影響磁體罐的真空度，在日常維護中盡量不要碰真空閥，使用冷頭及輔助冷卻設備來抑制傳熱，及時另補充液氮液氦，保持磁體線圈超導狀態。水冷機組內最好注入蒸餾水，防止結垢，導致機內銅管結垢，水流速度下降導致散熱不好從而損壞壓縮機。在過濾氦氣中油霧的時候，吸附器里的主要成分是活性炭，吸取氦氣中的油霧，使用一段時間后就會失去吸附作用，油霧就會進入冷頭污染管道，并在冷頭中造成凍結，還會使活塞磨損，一般兩年更換一次吸附器，延長冷頭的使用時間。冷機冷卻溫度低于19℃或者高于21℃，則需要定期更換過濾裝置和水箱內的水位，檢查水冷壓縮機的工作狀態。所以日常生活中需要注意對水冷機的工作狀態進行檢查，記錄冷卻溫度，檢查管路系統的水壓，保持良好、穩定的狀態，保證超導環境，大大降低液氦的揮發，從而降低核磁共振成像系統的運行成本。

3.3磁場系統

接收線圈的維護：線圈是磁共振信號的重要通路，勿隨意堆放折疊，擺放線圈的時候應該輕拿輕放，嚴禁擠壓、拉扯、踩踏線圈電纜和插頭，或者與其他物體相碰，如果其接觸不良或者電纜損害，則會導致協調失敗、信噪比下降、信號減弱等后果。應小心操作線圈的水平拔插，防止側面受力影響接觸。另外，有些接收線圈采用的是分體式，應將線圈的上下兩部分都通過西安圈口連接起來，其接觸直接影響線圈的運作，同樣會導致協調失敗、信噪比下降、信號減弱等后果。可對線圈接口用紗布蘸酒精清洗線圈口銅質插頭不的表面，除去產生的銹及灰塵，以保證最佳效果。防塵凈化是保證機器散熱效果的關鍵，經常查看散熱風扇的運行，要定期清潔靜電感應帶來的灰塵，在主機系統、梯度系統和射頻系統的進氣都有空氣進化系統，由許多金屬網架海綿過濾網構成，由于梯度系統和射頻系統功率較大，散熱量較大，從而吸附很多灰塵，所以需要對過濾網進行灰塵清洗，拆下過濾網刷洗晾干后即可用。

本文分析了核磁共振成像系統的主磁場、射頻磁場等存在的風險因素和存在的電氣故障、運行故障及圖像故障等原因，并介紹了從機房運行環境的穩定、冷卻系統、主機系統等方面進行維護和保養，使操作人員熟悉并能預知，避免潛在風險的發生，能快速針對性的找出原因，排除故障。此外，操作人員應熟知醫用核磁共振成像系統的風險故障，加強MRI系統的維護和保養，做好日常重點檢查和預防性保護，將臨床應用故障率降到最低，使核磁共振成像系統具有最高運行效率；做好MRI系統的維護保養，關注設備的運行狀態，充分了解其性能，才能防患于未然，保持最佳的運行狀態。

在臨床應用中，MRI系統是否能正常運行，一方面是根據操作人員的責任心，另一主要方面是由于操作人員的技術水平的高低而決定。當操作水平低，沒有預防事故和排除事故的能力的時候，出現故障，卻不知道是什么原因造成的，也不知所措。所以操作人員應該知道其運行原理，熟練掌握操作技能，維護方法和維修技巧，具有應急修理的能力。在設備維修的過程中，雙方也應該加強交流，操作人員應該主動描述操作過程，使維修人員盡快找出問題所在；在維修人員維修的過程中，操作人員應該主動詢問是哪里出了問題，什么原因，怎么處理，怎么維護等，逐漸成為“一專多能”的人才。另外，核磁共振成像設備維修的價格都相對比較貴，對大部分醫院來說都是很大一筆開支，如果有經驗豐富的操作人員，可以自主檢查維修，能夠自己更換部件的可以自行更換相同型號的部件，但是無法保證解決故障時，應及時通知廠家進行維修。但隨著應用系統的升級，新的領域及新的機型相繼出現，操作人員應熟知改進的地方，分析風險的存在及故障的發生原因，積累故障排除的方法，整理其常見故障原因，使該方法更全面實用，更科學完善。近年來隨著醫用核磁共振成像系統在各醫院的大量普及，要準確估算故障比較困難，并且至今也沒有一套完整的分析方法。所以只有操作人員加強學習，熟知常見故障，及時排除，才能保障運行效率，為臨床診斷作出有力的技術保障。