磁共振設備預防性維護策略研究

安徽醫科大學第一附屬醫院 醫學工程部，安徽 合肥 230022

引言

磁共振成像是20世紀80年代初應用于臨床的醫學影像診斷技術，它具有無電離輻射性、無骨性偽影、能多方向和多參數成像、對軟組織具有高度的分辨能力及無需使用對比劑即可顯示血管結構等獨特的優點。磁共振成像作為現代醫學重要的檢查手段，在綜合醫院已得到廣泛的普及應用。磁共振設備是高科技發展的結晶，主要由主磁體系統、射頻系統、梯度系統、計算機及圖像重建系統、相關輔助設施等組成，其結構復雜，系統龐大，相應故障較多[1-3]。故障出現時，要求維護人員對設備常見故障問題有一定的了解并具備及時判斷解決問題的能力。因此，了解磁共振設備常見故障對相關工程師而言十分必要。此外，由于磁共振相對CT等檢查手段的檢查時間長，對設備運行的要求更高。為減少患者等待檢查的時間，提高診斷效率，減少磁共振設備的維修次數，保障磁共振設備的正常運轉顯得尤為重要。醫療設備的預防性維護是對醫療設備進行的一系列科學維護工作，包括設備的日常性能測試、清潔保養等，從而保障醫療設備的安全高效運行[4-7]。

本文主要通過查閱相關文獻，分析我院現有的4臺磁共振設備在2016年至2018年3年期間的維修報告記錄，將磁共振設備常見的故障類型予以歸納分類。在故障分析的結果上，我院對磁共振設備開展了預防性維護工作，預防性維護工作的開展降低了磁共振設備的保修次數，為醫院節約了大量的人力物力。本文旨在通過工作的發表使相關設備工作人員了解磁共振設備的常見故障，重視對磁共振設備的預防性維護工作。

1 材料與方法

1.1 研究對象

我院自1998年引進第一臺1.5 T磁共振成像設備以來，已有21年磁共振設備的使用和維護經驗。我院現擁有2臺3.0 T磁共振成像設備，2臺1.5 T磁共振成像設備，且設備均運行正常。我院磁共振設備相關信息及其使用的基本情況如表1所示。

1.2 方法

1.2.1 故障統計

通過調取我院磁共振設備的維修報告記錄，對我院磁共振設備維修次數進行統計，通過查閱相關文獻，對發生的故障類型按照磁共振設備的構成歸納分類。因最近1臺磁共振設備裝機時間為2016年，因此數據統計的時間統一在2016—2018年時間段。

表1 我院磁共振設備基本情況

根據表1統計數據，按磁共振設備的故障次數與故障類型在總次數中所占百分比，以及故障導致的停機時間與其在總時間中所占百分比進行加和統計，并對故障主次進行主次等級區分。統計結果如表2所示，在統計時間段內，我院磁共振設備出現故障共205次，故障次數占比中，故障占比較高的為射頻系統，梯度系統及重建和計算機系統故障。然而在停機時間的統計中，停機總時間占比最高的為其他附屬設備的故障，其次為梯度系統故障。在單次維修中停機時間最長的為主磁場系統故障，單次維修停機時長達48 h，其次為附屬設備故障，單次維修時長為12 h。圖1直觀的給出了故障及停機時間占比。此外，從圖1中可以看出綜合故障次數及停機時長占比，占比由高到低的排序依次為梯度系統、附屬設備系統、射頻系統、重建及計算機系統和主磁體系統。因此在日常維護的過程中，相關設備管理及維修人員更應重點關注梯度系統，附屬設備系統等占比高的系統維護和保養。

表2 故障類型及發生次數

調取2019年度我院磁共振設備的維修記錄，與2016—2018年間維修次數數據作圖進行對比，分析采取預防性維護后取得的相關效果。

圖1 故障及停機時間占比圖

1.2.2 故障原因及對策

應磁共振設備的故障，分析故障發生原因，相應的提出預防性維護方案。磁共振設備各系統常見故障、故障主要發生原因如表3所示，詳細闡述如下。

（1）主磁體系統。主磁體系統是磁共振成像設備的重要構成部分,決定著整套裝置的圖像質量和工作效率[8-10]。常見的故障包括冷頭故障、液氦泄露、失超等。由于主磁體系統的維修成本高，造成的停機時間長，對主磁體系統的預防性維護十分重要。預防性維護的手段包括對主磁體系統進行24 h不間斷的監控，對液氦水平、磁體壓力、溫濕度等環境監測，通過預判維修，遠程設備診斷等方式提前發現設備隱患，減少故障率的發生。

（2） 射頻系統。射頻系統組成部分包括譜儀柜、RF線圈、射頻功率放大器等，其主要作用在于發射和接收RF脈沖和磁共振信號[11]。射頻系統是磁共振成像設備產生故障最多的系統之一，一般判斷準確后更換某一個原件或電路板即可解決問題。射頻功率放大器是射頻系統的重要部件，價格昂貴，標定使用壽命通常為8640～12960 h，預防性維護的手段包括可以采取不掃描時，通過計算機控制使射頻系統進入到standby off狀態，盡可能的減少其使小時數，以延長使用壽命，降低運行成本。

（3）射頻線圈。所有磁共振掃描檢查都要用射頻線圈完成，常用的線圈按其結構形態區分可大致分為剛性線圈和柔性線圈。剛性線圈的結構固定,又有牢固的外殼進行保護，一般情況下，如無人為破壞，基本硬件不會損壞，但是接口連接處經常會發生短路等情況。而柔性線圈由于容易局部受力而導致變形，線圈內部銅帶斷裂等損壞，使用壽命較短。在病人較多的醫院，通常柔性線圈的使用壽命僅在一年左右就要進行更換[12]。預防性維護的手段包括對線圈的維護定時清潔、經常檢查接口等，能夠有限的延長線圈的壽命。

表3 磁共振設備各系統故障、原因及維護對策

（4）梯度系統。梯度系統由梯度電源、梯度放大器、梯度切換、梯度線圈等組成，是磁共振成像設備的核心部件之一。我院磁共振維修記錄顯示，梯度系統是磁共振成像設備故障率最高的部件，常見的故障集中在梯度放大器和梯度電源，其特點是故障率高，維修簡單，維修時間較短，而梯度線圈的故障率低，但更換價格昂貴。預防性維護的手段包括，對設備的日常檢查和監控，經常檢查梯度線圈的冷卻系統是否工作正常以及冷卻液是否有異常下降的情況。

（5）圖像重建及計算機系統。計算機系統的故障是磁共振成像設備常規掃描中出現較為頻繁的故障之一，因內存、刻錄、卡頓、閃屏、系統報錯等原因出現的維修次數較多，通常利用遠程手段能夠得到解決。重建及計算機系統的故障往往具有一定的關聯性，通常也能夠通過遠程手段得到解決，除此之外，對磁共振設備各部分硬件系統的檢測，定期測量圖像固定區域的信噪比、分辨率等，并對獲得的數據進行記錄及分析，也是為保證磁共振圖像質量真實、準確的重要方法之一[13]。預防性維護的手段包括要充分利用現代科技手段，遠程診斷、視頻等方式，遠程服務進行解決，降低溝通成本的同時，大大節約了時間成本。

（6）附屬設備的故障。我院磁共振維修記錄顯示，水循環冷卻系統是附屬設備的頻發故障點。水循環冷卻系統在磁共振系統中有2個主要作用：一是對梯度線圈及梯度放大器進行冷卻；二是對液氦壓縮機進行冷卻[14-15]。冷水機組一般包括水循環系統、制冷劑循環系統和控制系統三個部分。對液氦壓縮機的冷卻要求為水冷系統24 h連續運行，因此水冷系統的穩定性和可靠性的要求很高[16]。預防性維護的手段包括定期清潔冷水機組進水口和出水口的過濾網以及氦壓縮機的水循環系統的過濾網，定期清除風扇和冷凝器上的灰塵及其他雜物等。

2 結果與討論

根據上述分析結果，不同類型的故障發生的頻率不同，其中梯度系統和射頻系統是故障率最高的兩個系統，而其他附屬設備的故障和主磁體系統雖然故障率相對較低，但是每次故障導致的停機時間卻很長，因此在日常檢查和維護中不同類型的故障檢查、維護頻率也應加以區分。對于故障率高的系統，相關工作人員半個月巡檢和維護一次，對于主磁體系統則一個月巡檢、維護一次。

根據上述數據分析所得維護方案，2019年我院設備維修及使用相關部門聯合廠家工程師定期對磁共振設備進行巡查，預判維修及網上診斷維修、維護。維護方案實施三個季度后，獲取的維修數據與通過調閱2016—2018年前三季度我院磁共振設備的保養次數、故障次數、遠程維修及現場維修次數進行對比分析，對預防性維護工作的實施進行了效果評估，評估結果如圖2所示。數據顯示我院磁共振設備保養次數呈逐年遞增趨勢，故障次數則與保養次數呈負相關關系。眾所周知，隨著機器使用年限增加，故障率會逐年增加，因此相對于2016年維修次數45次，2019年維修次數增加至47次，但由于預防性維護手段的使用和保養次數的增加，同比2018年和2017年的維修記錄，故障率處于穩定且略有下降的狀態。同時值得注意的是，在所有維修中，遠程維修次數呈現遞增態勢，這一趨勢有利于維修成本的節省和維修時間的縮短。圖2數據有效說明預防性維護手段的實施為醫院節約了維修費用，節省了人力和物力，提高了磁共振設備的運行效率。

圖2 2016—2019年1～3季度維護及維修次數統計圖

3 結論

本文通過我院實際工作經驗中數據的分析、歸納和總結及相關文獻工作的調研，將磁共振設備的常見故障按主要組成系統進行了歸納，并分析了系統故障產生的主要原因。在分析相應原因的基礎上提出了磁共振設備的預防性維護建議。根據提出的維護性建議，2019年我院通過設備科專人工程師-廠家工程師-科室操作人員三部門聯動的形式，由相關人員定期對磁共振設備進行巡查，預判維修及網上診斷維修、維護。2019年前三季度的維修數據分析顯示，相對于2016—2018年前三季度，預防性維護的實施顯著降低了磁共振設備的維修率，提高了設備運行的效率，同時為醫院節省了大量的人力物力。本文旨在通過文章的發表，為相關設備的預防性維護工作的開展提供相關借鑒。