醫用磁共振常見故障分類統計及維修策略分析

上海市第六人民醫院，上海 200233

引言

醫用磁共振設備具有多方向、多參數成像的特性，能直接做橫斷、冠狀、矢狀和任意切面的影像[1]，同時對軟組織分辨力強，因此磁共振設備在各級醫院的普及性越來越高，如今已成為醫院影像檢查及診斷的核心設備。另外，磁共振成像技術的臨床應用為臨床診斷提供豐富診斷依據的同時也為醫院創造了良好的效益。實際上，一臺磁共振的生命周期一般為8～10年，在這段使用年限里，磁共振結構極其復雜，經常由于各種原因發生多種故障。由于磁共振設備的原理以及構成十分復雜、設備運行覆蓋場地也比較大，影響人身安全和設備安全運行的各種因素增多[2]，對該設備的維護保養更加重要。

骨科、內分泌代謝科和心內科是國家重點專科，而我院作為上海市創傷骨科臨床醫學中心所在地，骨科病人量較大，對影像診斷的要求也較高。為了支撐臨床檢測需求，我院引進5臺磁共振設備，型號和投入使用時間，見表1。

表1 五臺磁共振運行情況

1 磁共振常見故障分類統計

對于表1中的5臺磁共振設備，由于Skyra和Prisma使用時間較短，因此不計入本次研究。為了直觀地統計設備的故障情況，我們統計了另外3臺設備2017～2018年發生故障后在修復設備時每臺設備更換的備件總數。（備注：研究所得結果僅包括近兩年設備更換的硬件備件，發生的沒有更換任何備件即解決故障的情況未計入此次統計結果）。對于某臺設備某個備件發生備件到貨時即為損壞件的情況不做重復統計。表2列出了3臺設備更換備件總數的情況。

表2 三臺磁共振更換備件的數量（個）

我們將更換的備件分為7類：① 系統，包括濾波器filter box，磁體遠程監控RMMU等；② 射頻，包括數據采集系統（Data Acquisition System，DAS）、射頻放大器、前端射頻接口、線圈、線圈插座等；③ 梯度，包括梯度放大器、梯度線圈和高階勻場等；④ 磁體和水冷，包括磁體、水冷機、壓縮機和冷頭等；⑤ 計算機系統，包括主機和重建器等；⑥ 掃描床；⑦ 其它附件，例如床墊、綁帶、防護耳機等。

以上7大類已經覆蓋了所有更換的備件，上述3臺設備3年內所有更換的備件歸類后每一大類的數量如圖1所示。

圖1 磁共振更換備件分類統計

由圖1可以直觀地看到，3臺磁共振在兩年內發生故障最多的是射頻系統，其次是水冷系統、計算機系統和掃描床。尤其是在2017年，Verio和Ingenia的射頻系統故障占了整機故障的近2/3。水冷系統和主機系統等的故障率相對低一些。我們針對各個頻繁發生故障的子系統進行了故障分析，并提出相應的對策。

2 故障分析及維護對策

2.1 射頻系統的主要故障分析和維護對策

2.1.1 故障分析

Verio和兩臺Ingenia在兩年內的總故障數較為穩定，3臺設備更換備件最多的都在射頻系統，射頻系統是磁共振設備的核心，其中譜儀[3]、射頻放大器[4]和線圈[5-6]的不斷研發和改進是決定整個磁共振成像質量的關鍵，產生射頻系統的通路和原理如圖2所示。

圖2 射頻子系統框圖

DAS的發射部分向射頻放大器發出指令，放大器發射出特定方向、帶寬和持續時間的射頻脈沖，通過體線圈發射到人體，由選定的表面線圈接收從人體組織得到的共振信號，表面線圈將信號以模擬或數字的形式返回到DAS，然后傳輸到重建系統進行重建。

射頻系統中常見故障有射頻放大器故障、射頻發生器損壞、射頻最大功率發生漂移、射頻電子管損壞、線圈閉合不嚴、線圈接觸不良或受損等，其中線圈的故障最為頻繁[7-9]。其中更換數量較多的是膝關節線圈、頭線圈和乳腺線圈，此外線圈插座部分也容易發生故障，需要經常清潔，不然會在掃描過程中報錯。由于該類設備主要用于頭顱和腹部掃描，因此這兩個線圈的使用量極大，而且由于不斷插拔更換線圈，造成線圈插頭的針極其容易變形與折斷，造成系統無法識別線圈，不能進行掃描。同時，反復的插拔也造成系統插座損壞，導致接觸不良。將Verio和Ingenia的線圈插座口在掃描床上，這一各大廠家所一致采用的設計使更換線圈更為方便，但是線圈接口容易受到污染，需要經常清理才能保證掃描正常進行。

2.1.2 維護對策

在實際使用過程中發現Verio的線圈插座里面經常存留有大量的造影劑，線圈插座極其容易被造影劑等所污染，尤其是在增強掃描時，流出的造影劑會順著掃描床的凹槽流入插座，甚至有時候會有造影劑直接滴入插座，阻斷射頻信號通路。針對這個問題，必須經常提醒使用人員在打造影劑的時候注意保護插座，一旦發現有造影劑殘留即及時清理，避免造影劑流入床面板上的線圈插座。同時，從2018年開始維護人員開始定期對Verio和Ingenia的插座進行清理，大大降低了因線圈插座污染引起的故障，最終使2018年Verio的射頻故障率與2017年相比有明顯下降。

針對個別線圈使用量極大，反復插拔線圈造成線圈插頭損壞的現象，臨床工程師不僅對線圈（包括接口針有無松動，線圈上下部分是否能夠完全閉合等）進行定期檢查，同時對醫技人員也進行了培訓，指導其正確連接線圈，注意保護線圈插頭。實際上，第一臺Ingenia在2018年的射頻線圈故障率較2017年下降。作為光纖磁共振的數字化線圈，如果能通過日常維護降低數字化線圈的故障率，就可以節省大量的維修成本。

2.2 水冷系統的主要故障分析和維護對策

2.2.1 故障分析

磁共振設備水冷系統的結構框圖如圖3所示。

圖3 水冷系統框圖

3臺磁共振設備在2017年度均發生了1～2次水系統的故障導致的設備停機，而且大部分的水冷系統故障集中在6～9月夏季。由于夏季室外溫度非常高，室外水冷機發生故障的風險也相對較高，這其中有2次是因為夏季室外水冷的壓縮機排風口通風不暢造成回風溫度過高室外機停機，而且室內二級水冷故障及壓縮機停止工作、磁共振停機、冷頭停止工作、液氦揮發。此外，還有個別故障的原因在于室內水冷機的控制電源故障和循環冷卻液的泄漏。雖然水冷系統的故障頻率遠低于射頻系統的故障頻率，然而一旦發生水循環故障就必然會造成設備停機。

2.2.2 維護對策

對于水冷系統，日常使用時要留意梯度線圈和梯度放大器的兩組水冷循環的液面，一旦低于最低液面需要立即加裝冷卻液，在春夏更替的時間段，氣溫的不斷升高導致水的溫度大于規定溫度，要查看壓縮機兩組氟利昂的低壓值[10]，添加氟利昂之后如果水的溫度依然很高，則要檢查水循環的量是否符合預期的標準[11-12]。尤其需要注意夏天，由于室外機故障造成室內二級水冷故障及壓縮機停止工作的情況增多，壓縮機無法正常運行所帶來的后果是冷頭的不工作、液氦揮發[13]。因此，提前規劃室外機的保養時間，做好第三方室外水冷機的保養工作十分重要[14]。在分析2017年的水冷系統故障之后，我們在2018年5月份夏季到來之前對每一臺磁共振進行了室外機的保養，檢查壓縮機的運行狀態，及時清理了壓縮機、更換了濾網和風扇，有效避免了該臺設備停機（2018年夏季，1臺Ingenia沒有發生水冷故障，另1臺Ingenia操作面板發生故障，未影響到設備的運行）。

2.3 計算機和掃描床的主要故障分析和維護對策

2.3.1 故障分析

計算機系統的故障主要集中在重建計算機。3臺設備在兩年內都發生過重建計算機故障，Verio是在序列掃描完后重建圖像過程中出錯，而Ingenia是在開機等待階段重建計算機與主機連接不上，通常重啟重建計算機能夠解決問題。

本次研究過程中掃描床部分更換的備件包括主機與床之間的光纖，床的控制盒、限位開關等。主控臺通過光纖與掃描床的控制單元連接，由床的控制單元來控制編碼器，進行床的上下移動與進出。掃描床及其與外界的連接結構框圖如圖4所示。

圖4 掃描床框圖

在本研究中，出現了主機與床之間的光纖被老鼠咬斷、主機與床失去通訊、Ingenia床的控制盒電子元器件損壞、Verio床的限位開關卡死等故障現象，導致床無法上下移動。而掃描床發生故障會直接導致整個設備停機。

2.3.2 維護對策

對于主計算機和重建計算機，實行每周主機關機一次的策略，同時每個月清理系統里冗余的日志文件、每周檢查主機與重建計算機之間的通訊。

磁共振主機與掃描床等均通過光纖相連接，而這些光纖走天花板上的線架穿過了設備機房或磁體間，使用人員須保證環境的相對整潔，防止光纖被拉斷或者老鼠等咬斷。同時定期對床進行清理，保養的時候注意給床涂潤滑油，以及檢查床的限位開關是否正常工作。

3 總結

本文分析了我院3臺磁共振設備近兩年維修過程中根據故障更換配件的問題，對備件進行了歸類分析，射頻系統尤其是其中的線圈-插頭-插座部位是各個機型發生故障率最高地部件位置，結合設備本身的設計和使用操作的習慣，總結了故障原因提出設備維護策略。希望可以為醫技人員和設備管理人員提供參考。除此之外，我們在日常維護、檢修過程中要形成一定的規范[15]，注意相關經驗的總結和積累，不斷提升自身的專業素養[16]，對設備進行全方面、更優質的維護和維修。

隨著光纖磁共振的普及，Ingenia CX、Prisma等高檔機型投入使用，各大生產廠家在設備研發方面必然會不斷做出改進，性能更強圖像質量更好，運行也更穩定。作為醫工人員，我們有必要監控并了解設備故障及需要常更換的備件，結合日常使用的情況總結可能造成故障甚至停機的原因，及時防患于未然。