經顱磁刺激儀的維護與檢修探討

楊健

【摘要】經顱磁刺激儀在臨床上被廣泛應用于腦癱、抑郁癥、癲癇病、偏頭痛、老年癡呆及精神分裂癥等疾病的診斷中，該檢測方式具有無損、無痛以及無創等特點，疾病診斷準確率較高，在廣大患者中有著較高的接受度。當前，經顱磁刺激技術在國內諸多醫院中獲得了日益廣泛的應用，但是關于經顱磁刺激治療儀器的維修資料較少。本文就經顱磁刺激治療儀器工作原理以及故障檢修、日常維護等進行總結和探討以供同行進行參考，現綜述如下。

【關鍵詞】經顱磁刺激儀；維護；檢修

【中圖分類號】R318.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】2096-5249（2021）04-0190-02

經顱磁刺激通過瞬變脈沖磁場穿過顱骨，使大腦皮質神經細胞膜電位獲得改變并生成電流，從而可對神經電活動以及腦組織代謝產生影響，對運動皮質非侵入性刺激具有無痛、無創以及安全等特點[1-2]。作為常規電生理學檢查方法被廣泛用于皮質延髓通路以及皮質脊髓通路功能整合的評價中。近年來，經顱磁刺激不但被應用于大腦皮質中，在腦干、神經根等幾乎所有傳統電刺激部位均有著廣泛應用[3]。因此，確保經顱磁刺激儀性能完好并能夠正常運轉有重要價值。本文探究經顱磁刺激治療儀的維護以及檢修等相關問題進行如下分析。

1 經顱磁刺激儀的結構與工作原理

經顱磁刺激基本工作原理為在患者頭皮特定部位放置絕緣線圈，對與線圈接通電容器進行快速關斷及導通等方式，可使高強度脈沖電流于線圈中產生且線圈周圍可產生一個短暫有力的脈沖磁場，穿過皮膚以及軟組織和顱骨即可于患者腦組織中生成感應電流，若感應電流超出神經組織興奮閾值則可使得神經細胞去極化，誘發電位及生理效應隨之產生，既能夠引發暫時性的大腦功能抑制和興奮，同時也可引發長時程的皮質可塑性調節[4]。當前，諸多研究及臨床應用結果均表明，經顱磁刺激治療在癲癇、腦卒中、慢性疼痛、抑郁癥以及精神分裂癥、帕金森病等多種病癥的治療中均有著確切的療效。此外，對于治療酒癮、煙癮以及毒癮等也有著一定的療效。經顱磁刺激儀主要組成部分包括產生時變磁場的刺激線圈以及產生快速變化電流的主電路。磁場以磁力線的形式，無創傷地透過皮膚、顱骨而刺激到大腦神經[5]（見圖1）。而其工作電路[6]（見圖2）主要由變壓器T、二極管組合而成的橋式整流電路B、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT共8 個）Q、大電容C、固態繼電器SSR、電感L、可控硅組合而成的控制電路組成。外接的交流市電首先通過變壓器T的升壓，再通過橋式整流電路B變成直流電，然后通過絕緣柵雙極型晶體管Q的控制對大電容C進行充電，充電結束后，絕緣柵雙極型晶體管Q斷開，控制電路中的可控硅導通，使固態繼電器SSR導通，大電容C瞬時快速放電和電感L形成LC振蕩電路，從而產生強大的時變磁場。

經顱磁刺激儀器工作電路模塊組成部分包括刺激線圈、主電源模塊（主機模塊）、軟件控制系統、人機交互模塊。經顱磁刺激儀的關鍵部件為刺激線圈，主要作用是發送磁場，由導電銅管線、觸發按鈕、溫度傳感器、液體散熱管道等組成。根據形狀差異可分成錐形、帽形、圓形、橢圓形、長方形、多葉形、V字形及8字形等。在磁刺激治療時線圈可產生大量熱量，因此需要配備冷卻模式以使線圈溫度得到控制，冷卻模式包括液冷、風冷以及自然冷卻等。其中，液冷包括線圈內冷、外冷以及油冷和水冷等。主電源模塊（主機模塊）包括高壓儲能電容，可控硅組件，保險絲，絕緣柵雙極型晶體管，主模塊控制板，水泥電阻，狀態指示燈等。主要功能為高壓儲能電容充放電，包括電源濾波，功率因素調節，主電源升壓，高壓控制，液體散熱。軟件控制系統包含病人信息管理系統，可查看病人的基礎信息和就診信息。主要功能為對主機的啟動自檢，對主機重要部件運行狀態的監控和保護，自動待機。人機交互模塊可顯示儀器工作狀態，可對工作模式，輸出強度、頻率，間歇時間，輸出時間，刺激序列的編程。

2 經顱磁刺激儀的故障檢修

2.1 故障現象及檢修情況分析

2.1.1 診斷原因：打開磁場刺激儀（依瑞德CCY-Ⅰ型）電源開關，電源燈（黃燈）有亮，打開操作終端軟件后啟動電源（綠燈）有亮，設備開機正常；打開操作軟件運行儀器發現線圈拍無磁場輸出，沒觸發聲音并且伴隨一股焦糊味。

故障處理及分析：磁場刺激儀的工作是由儲能電容向刺激線圈快速放電生成強度>1.5 T的脈沖磁場，該設備可正常開啟無觸發輸出并且內部出現焦糊味為主電源故障的表現；設備斷電打開機箱外殼，從電源供電功率方向一一檢測。（1）脈沖電源（大電容）用萬用表200 uf檔位，測量脈沖電容容值，標準的脈沖電容容值在140 uf（容量偏差±5 %）實測結果為142.9 uf；（2）檢測主模塊上的32 A保險通斷，實測結果為通；（3）觀察20 w1k水泥電阻（兩個）發熱情況，發現一側水泥電阻嚴重發熱，包裹電阻膠套融化發出焦糊味，用萬用表測阻值，水泥電阻未損壞；（4）檢測IGBT（場管）八個，用萬用表測其對應的引腳是否有導通，未發現損壞情況；（5）檢測pfc模塊（兩個），觀察模塊工作指示燈（紅燈）一側未亮起，標準指示燈為兩燈常亮；檢測模塊保險通斷，左側10 A，250 V保險絲不通。通過檢測推斷為pfc模塊故障導致設備運行異常。

處理方案及結果：更換pfc模塊損壞的10 A，250 V保險絲，開啟設備后觀察該模塊工作指示燈（紅燈）兩個常亮，空載運行設備后線圈拍處輸出正常，水泥電阻未熱、無焦糊味，設備運行正常。

2.1.2 診斷原因：臨床使用過程中儀器自動停機并彈出告警代碼（0000100000），該代碼為刺激線圈溫度警告并且線圈拍有明顯發熱跡象。

故障處理及分析：磁場刺激儀可以正常啟動，線圈拍有磁場輸出刺激聲音無異響，儀器故障彈窗報警并自動停機；可以排除磁場刺激儀主模板與控制板故障，推斷此次為冷卻系統故障，可能導致的原因為：冷卻循環模塊故障，冷卻循環管路破損液體泄漏，線圈拍管路堵塞。（1）儀器斷電，打開機箱檢查管路是否破損，儀器上是否有液體遺留痕跡；（2）將刺激線圈拍的波紋管逆時針旋開，觀測管內是否有異物堵塞；儀器通電打開電源開關啟動設備電源，開啟儀器背后排液開關20秒并查看冷卻液是否順利回流至液體存儲盒，觀察管路是否漏液堵塞；冷卻液回到儲存盒且管內無殘留說明管路無問題；（3）檢測冷卻循環系統。啟動設備，打開處方添加降溫模式：程序程控刺激—刺激強度1 %—刺激頻率1 HZ—刺激時間1 s—間歇時間19 s—運行時間10 min只是冷卻循環系統運行，刺激拍無聲音。查看冷卻系統是否運作，冷卻液是否回到線圈拍管路，若運行后發現冷卻液未回到線圈拍，冷卻循環系統冷卻泵未正常啟動工作。

處理方案及結果：聯系廠商購入新泵，更換損壞部件后啟動儀器進行空載運行，線圈拍溫度穩定至20～30 ℃，儀器恢復正常運行。

3 經顱磁刺激儀日常維護

（1）應用含有異丙醇或者中性清潔劑的抹布定期對儀器與配件表面進行清潔及消毒，注意不可對刺激線圈實施高壓、高溫消毒，同時應避免體液污染刺激線圈[7]；（2）在用經顱磁刺激儀前必須確保證連接線纜接口牢固且刺激線圈完全干燥，檢查儀器各個部件，特別是線圈線纜接口是否存在腐蝕或者破損等跡象。在高壓狀態下長時間連續工作容易導致電擊腐蝕，一旦發現此類異常現象需要立即停用儀器并在對受損部件進行更換或者修復后方可再次使用儀器，以免儀器損壞或者誘發醫療事故[8]；（3）治療過程中對刺激線圈工作溫度出現過高等現象加強關注，患者治療間隙應確保刺激線圈冷卻時間充足，防止長時間刺激線圈在過熱狀態下工作而受損；（4）定期進行儀器各個部件檢修，明確冷卻出風口是否出現堵塞等現象，及時將堵塞異物及灰塵清理干凈；（5）確保儀器設備在良好的環境下工作，環境濕度保持33～75 %，溫度5～35 ℃，確保儀器設備所處環境無易燃、易爆氣體，無腐蝕性及粉塵[9]。

4 結語

經顱磁刺激技術乃醫學及電磁學結合的典范，刺激模式包括雙脈沖經顱磁刺激、單脈沖經顱磁刺激以及重復性經顱磁刺激。第一臺經顱磁刺激治療儀于1985年由Barker等研發而成，受技術條件的限制，該治療儀僅能夠進行單脈沖沖擊治療。近年來，脈沖寬度可調控經顱磁刺激儀器在臨床上應用日益廣泛，并將經顱磁刺激儀的研制與開發推向了新的階段。

經顱磁刺激技術屬于能量轉換技術。工作過程中，經顱磁刺激治療儀將電能轉化為磁能后再將磁能轉化為電能，能量相互轉化過程中涉及刺激線圈、能量釋放電路以及儲能電容等多個關鍵部分。隨著醫學水平的不斷發展，醫療設備不斷更新換代的同時，精密程度和集成程度越來越高，也會產生各種各樣的故障，不但影響醫院的經濟效益和社會效益，甚至可能產生醫療事故。

由于經顱磁刺激治療儀等醫療設備具有電路板結構復雜以及集成度高等特點，生產商通常不向用戶提供詳細的維修技術資料，一旦儀器設備出現故障，醫院通常面臨較高的維修難度。醫院醫療器械工程師需通過各種有效的信息途徑掌握儀器維修的相關信息和資料，熟練掌握儀器設備的工作原理，然后對發生故障的具體部件進行排查和分析，及時檢出故障發生原因。在進行故障排查過程中必須對高壓是否泄放等做出準確判斷以保證維修過程的安全性。同時還可嘗試參考儀器故障部件電路板畫出線路圖，有助于器械工程師對故障點做出準確而清晰的判斷，及時聯系廠商更換特殊定制的配件，替換修復受損通用集成電路模塊或者普通元件，盡可能排除各類可能導致儀器設備發生故障的相關因素，確保儀器設備及早恢復正常運行，為更多腦功能障礙患者提供有效的治療干預措施，促進其病情及預后改善[10]。

參考文獻

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[10] 左金鑫.經顱磁刺激儀器電源系統的研究與優化設計[D].武漢：華中科技大學，2018.