一種磁共振機(jī)房安全防護(hù)裝置的研制

熊貴富重慶醫(yī)科大學(xué)附屬永川醫(yī)院 設(shè)備科，重慶 402160

引言

磁共振由于成像的特殊性，機(jī)房的建設(shè)有許多特殊的要求[1-3]，近兩年隨著磁共振裝機(jī)數(shù)量的增多，一些安全問題也凸顯出來，磁共振傷人的安全事故偶有發(fā)生[4-5]。為了杜絕類似的事故再發(fā)生，工作人員除了加強(qiáng)責(zé)任心，防止無關(guān)人員擅自進(jìn)入檢查間之外，還應(yīng)加強(qiáng)病員的安全教育，讓他們知曉磁共振磁場潛在的危險(xiǎn)[6-7]。然而人的監(jiān)管難免有疏忽，這是不可避免的風(fēng)險(xiǎn)因素之一，很多事故都是由于人的疏忽造成的[8]。為了避免以上風(fēng)險(xiǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種醫(yī)用磁共振機(jī)房安全防護(hù)裝置[9]，用以保護(hù)人身安全和設(shè)備安全。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包括：以單片機(jī)為核心的控制單元[10-12]、進(jìn)出門按鈕、磁性開關(guān)、遙控開關(guān)、電磁鎖、聲光報(bào)警器、門狀態(tài)指示燈等組成，見圖1。具體安裝位置，見圖2。

圖1 磁共振安全防護(hù)裝置系統(tǒng)功能框圖

圖2 各元件安裝示意圖

2 系統(tǒng)流程圖

參考圖2，病員做檢查時(shí)，通過病員通道再經(jīng)過屏蔽門進(jìn)入檢查間，工作人員擺放好病員體位并關(guān)閉屏蔽門后回到操作間，檢查完成后工作人員通過屏蔽門再進(jìn)入檢查間更換下一個(gè)病員，本著便于工作人員操作和病員方便就診的原則。經(jīng)過優(yōu)化得出磁共振安全防護(hù)裝置系統(tǒng)軟件流程圖，見圖3。

圖3 軟件流程圖

系統(tǒng)初始化完成后檢測屏蔽門的開關(guān)狀態(tài)，如屏蔽門為打開狀態(tài)，則屏蔽門指示燈亮起，如果在系統(tǒng)限定的延時(shí)內(nèi)屏蔽門仍未關(guān)閉，系統(tǒng)就會發(fā)出聲音報(bào)警和光報(bào)警。

如果屏蔽門處于關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)檢測是否有開門指令，如果沒有，就會在設(shè)定的延時(shí)內(nèi)讓電磁鎖得電上鎖，屏蔽門就不能被打開；如果屏蔽門關(guān)閉后檢測到有開門指令，系統(tǒng)會根據(jù)開門指令種類，判斷是否需要延遲解鎖。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)硬件電路圖，見圖4。

圖4 安全防護(hù)裝置電路原理圖

磁共振機(jī)房檢查間的屏蔽門是要求長期處于關(guān)閉狀態(tài)的，以保證檢查間的磁場不會外漏，同時(shí)也避免外界對檢查間里磁場的干擾。單片機(jī)上電后P20口輸出的信號讓電磁鎖得電吸合，檢查間屏蔽門被鎖住，未經(jīng)許可的人員在門外不能打開門，達(dá)到保護(hù)外面人員和里面設(shè)備安全的目的。

3.1 開門過程

如果病員要到檢查間做檢查，工作人員按下操作臺上的進(jìn)門按鈕K3，輸入開門信號給單片機(jī)的P23口，單片機(jī)得到開門指令，就會斷開P20口的輸出信號，電磁鎖掉電，工作人員就可以開門了，因?yàn)閺墓ぷ魅藛T按下開門按鈕到工作人員走到屏蔽門處需要一段時(shí)間，這里我們設(shè)計(jì)了一個(gè)電磁鎖延進(jìn)斷電的功能，并且延時(shí)時(shí)間可調(diào)，根據(jù)工作人員從操作臺走到屏蔽門處的步行時(shí)間來進(jìn)行調(diào)整。如果屏蔽門被鎖閉后檢查里的人員需要出門，則只需按下檢查間里的出門開關(guān)K2，輸入開門信號給單片機(jī)的P22口，單片機(jī)得到開門指令后就會斷開P20口的輸出信號，電磁鎖立即掉電，里面的人員就可以開門了。

3.2 關(guān)門過程

在病人擺好體位準(zhǔn)備好檢查后，工作人員離開檢查間關(guān)閉屏蔽門，回到操作臺進(jìn)行操作，屏蔽門的磁性開關(guān)K1一旦檢測到門關(guān)閉，就會發(fā)出指令給單片機(jī)，從單片機(jī)P20口輸出信號給電磁鎖，電磁鎖得電，鎖閉屏蔽門。

3.3 監(jiān)測和報(bào)警系統(tǒng)

由于在操作臺的工作人員和屏蔽門有一段距離，為了知曉屏蔽門是否關(guān)好，我們需要在操作臺附近安裝監(jiān)測和報(bào)警裝置，為了顯示屏蔽門是否關(guān)閉，采用LED燈來指示屏蔽門的狀態(tài)。當(dāng)屏蔽門關(guān)好后，屏蔽門上的磁性開關(guān)K1觸點(diǎn)閉合，屏蔽門已經(jīng)關(guān)閉的信號反饋到單片機(jī)的P21口，STC89C51單片機(jī)在檢測到門關(guān)閉的信號后，通過P26口斷開輸出信號給指示燈LED2，燈滅，表示屏蔽門已經(jīng)關(guān)閉。當(dāng)屏蔽門被打開后，門上的磁性開關(guān)觸點(diǎn)斷開，單片機(jī)檢測到門打開的信號后，輸出信號給P21口，LED2燈亮，表示屏蔽門已經(jīng)打開，提醒工作人員注意。為了避免工作人員忽視LED指示燈的狀態(tài)，本設(shè)計(jì)加入了聲、光報(bào)警器，屏蔽門在限定的時(shí)間內(nèi)未關(guān)閉，聲、光報(bào)警器會發(fā)出提示，提醒工作人員屏蔽門未閉合，注意安全。病員做完檢查出門到下一個(gè)病員擺好體位再加上工作人員出門的時(shí)間大概為5 min左右，在這期間為了避免屏蔽門打開后聲、光報(bào)警器報(bào)警，本設(shè)計(jì)加入了延時(shí)報(bào)警功能，延時(shí)時(shí)間可調(diào)，根據(jù)工作人員操作的熟練程度自行調(diào)節(jié)。當(dāng)屏蔽門打開后，門上的磁性開關(guān)觸點(diǎn)斷開，以此為計(jì)時(shí)起點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，在達(dá)到調(diào)整的延時(shí)時(shí)，單片機(jī)的P25口輸出信號給聲音報(bào)警器，聲音報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)單片機(jī)的P24口輸出信號給燈LED1，LED1點(diǎn)亮，提示工作人員屏蔽門未閉合，需引起高度重視。

3.4 紅外遙控器功能

為了方便工作人員控制屏蔽門，本設(shè)計(jì)加入了紅外遙控功能[7]，紅外遙控距離長，不易受到干擾，且對磁場沒有干擾，故可靠性高。當(dāng)用紅外遙控器解鎖時(shí)，電磁鎖沒有延時(shí)，按下遙控器上的開鎖按鈕，紅外接收頭HS0038接收到信號，通過輸出端3腳輸出信號給單片機(jī)的P27口，單片機(jī)收到開門指令后斷開P20口的輸出信號，電磁鎖掉電解鎖。

綜上所述，磁共振屏蔽門一旦關(guān)閉，未經(jīng)工作人員同意，屏蔽門不能被打開，如要進(jìn)入檢查間，需獲得工作人員的許可。這樣屏蔽門就始終處于工作的員的監(jiān)管下，保證了進(jìn)出人員的安全和設(shè)備的安全。

本方案的電磁鎖采用的是常開型電磁鎖[13]，斷電開門，如遇意外停電時(shí)，電磁鎖掉電，屏蔽門可以正常的開閉；當(dāng)保護(hù)裝置發(fā)生故障時(shí)，為了不影響檢查工作的開展，可以關(guān)閉該裝置的電源，電磁鎖掉電，就可以正常的開關(guān)門，像未安裝保護(hù)裝置的普通屏蔽門一樣使用。

4 磁共振安全附件裝置使用效果

目前磁共振事故尚無專業(yè)的統(tǒng)計(jì)，以下為我單位安裝了醫(yī)用磁共振安全防護(hù)裝置的兩臺磁共振6個(gè)月的運(yùn)行監(jiān)控情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表1。

表1 屏蔽門使用情況統(tǒng)計(jì)表（次）

從以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，磁共振安全防護(hù)裝置有效阻止了未獲許可試圖開門的人員進(jìn)入檢查間，從而避免了可能發(fā)生的危險(xiǎn)。

5 結(jié)論

隨著磁共振設(shè)備向高場和超高場方向發(fā)展[14]，磁共振安全事故造成的事故的后果越來越嚴(yán)重，近兩年磁共振安全事故媒體上皆有報(bào)道，本裝置有效避免了擅自進(jìn)入磁共振檢查間有可能受到的人身傷害[15]，保護(hù)了人身安全和設(shè)備安全，且結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，制造成本低，不僅適用于新機(jī)房的安裝，也適用于舊機(jī)房的改造。