GE Signa HDe 1.5 T MR故障維修案例分析

李文超，孫小磊

1. 南京市溧水區(qū)人民醫(yī)院 設(shè)備科，江蘇 南京 211200；2. 南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 臨床醫(yī)學(xué)工程處，江蘇 南京 210029

引言

隨著磁共振成像技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，越來(lái)越多的臨床診斷需求通過(guò)磁共振檢查就可滿(mǎn)足，磁共振檢查具有安全、無(wú)輻射、精確等優(yōu)點(diǎn)[1]，越來(lái)越多的患者選擇該檢查。GE Signa HDe 1.5 T 磁共振（Magnetic Resonance，MR）是我院磁共振檢查項(xiàng)目的主力機(jī)器，在軟組織、神經(jīng)系統(tǒng)成像方面優(yōu)勢(shì)明顯，可以進(jìn)行無(wú)損傷成像和代謝、功能性成像，可創(chuàng)建軸位、矢狀位、冠狀位等任意方位圖像，圖像對(duì)比度高[2]。此外，在不使用造影劑的情況下，可高清晰地進(jìn)行心臟、血管和腦脊髓成像，同時(shí)消除患者在接受靜脈造影劑和插管時(shí)所承受的疼痛與風(fēng)險(xiǎn)等，臨床用途廣泛，在診斷中發(fā)揮著巨大作用[3]。

目前，我院現(xiàn)有的磁共振設(shè)備數(shù)量已無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的檢查量，患者量大、檢查任務(wù)重，一旦機(jī)器發(fā)生故障將嚴(yán)重影響患者的正常檢查以及科室的日常工作，因此保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。使用過(guò)程中，該機(jī)器常出現(xiàn)通信故障、計(jì)算機(jī)故障、表面線(xiàn)圈故障、水冷系統(tǒng)故障、冷頭故障等故障[4]。針對(duì)這些故障絕大多數(shù)醫(yī)院通常選擇原廠維修，而原廠的維修方法較為單一且成本昂貴，一旦遇到配件損壞的情況，無(wú)法做到精細(xì)化維修且找到配件損壞的具體單元，只能選擇整體更換配件，性?xún)r(jià)比較低，不利于科室、醫(yī)院的長(zhǎng)久發(fā)展[5]。作為臨床工程師，通過(guò)對(duì)該設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、常見(jiàn)故障等不斷學(xué)習(xí)和積累，不斷進(jìn)行深入地維修實(shí)踐，通過(guò)規(guī)范正確的自主維修方式有效解決設(shè)備在使用過(guò)程中發(fā)生的常見(jiàn)故障和疑難故障，例如以極低的維修成本快速修復(fù)梯度水冷機(jī)（花費(fèi)幾百元）和數(shù)據(jù)庫(kù)故障等，最大限度地降低了設(shè)備的維護(hù)成本，保障了臨床檢查的有序開(kāi)展，大大提高了科室的工作效率。

1 設(shè)備基本信息及原理

Signa HDe 1.5 T MR是GE公司推出的一款高端超導(dǎo)磁共振，融合了永磁和超導(dǎo)磁共振的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了功能強(qiáng)、速度快、成本低和舒適性的完美結(jié)合。作為一款經(jīng)典機(jī)型，目前廣泛被各家醫(yī)院所使用，機(jī)器性能較為穩(wěn)定。其主要由主磁體、掃描床、梯度系統(tǒng)（包括梯度電源、梯度放大器、梯度線(xiàn)圈）、射頻系統(tǒng)（包括射頻發(fā)射系統(tǒng)和射頻接收系統(tǒng)）、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（包括控制計(jì)算機(jī)和圖像重建處理計(jì)算機(jī)）、水冷系統(tǒng)（包括冷頭和梯度水冷系統(tǒng)）及其他輔助部分（供電系統(tǒng)等）組成（圖1）[6]。其基本工作原理為主磁體產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，人體進(jìn)入磁體內(nèi)，體內(nèi)的氫原子核在磁場(chǎng)中產(chǎn)生磁化，射頻系統(tǒng)發(fā)射射頻信號(hào)，磁化后的氫原子核在射頻的激發(fā)下，產(chǎn)生磁共振現(xiàn)象，通過(guò)射頻線(xiàn)圈接收磁共振信號(hào)并在梯度系統(tǒng)的作用下進(jìn)行空間編碼，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理和重建后最終展示人體結(jié)構(gòu)[7]。此外，在工作過(guò)程中設(shè)備梯度系統(tǒng)、主磁體等會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，一旦過(guò)熱將會(huì)導(dǎo)致停機(jī)，這就需要水冷系統(tǒng)進(jìn)行散熱以保持穩(wěn)定。磁共振設(shè)備結(jié)構(gòu)組成、工作原理較為復(fù)雜，一旦發(fā)生故障需要進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)地分析，才能快速有效地解決故障?，F(xiàn)將我院GE Signa HDe 1.5 T MR在使用過(guò)程中遇到的梯度水冷機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)故障維修案例進(jìn)行總結(jié)和分析，并提出有效地解決方案，以供同行參考。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 故障一

2.1 故障現(xiàn)象

掃描過(guò)程中突然中斷，主機(jī)報(bào)溫度過(guò)高錯(cuò)誤。

2.2 故障分析及解決方案

根據(jù)故障現(xiàn)象并查看報(bào)錯(cuò)代碼，初步判斷故障是由于梯度系統(tǒng)溫度過(guò)高導(dǎo)致。于是進(jìn)行分析與排除。

（1） 重啟機(jī)器。機(jī)器負(fù)荷重會(huì)導(dǎo)致梯度系統(tǒng)溫度過(guò)高[8]，于是關(guān)機(jī)等待5～10 min后重啟機(jī)器，故障依舊。

（2）檢查梯度柜。檢查柜體頂部、梯度放大器、梯度電源部分的散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速及風(fēng)量皆正常，并清潔梯度柜從上至下的三處濾網(wǎng)，裝回后開(kāi)機(jī)故障依舊。

（3）檢查梯度水冷機(jī)。此臺(tái)MR梯度系統(tǒng)由梯度電源、梯度放大器、梯度線(xiàn)圈等組成，是MR系統(tǒng)的核心部件之一[9]。梯度在掃描過(guò)程中X、Y、Z三個(gè)方向的梯度線(xiàn)圈切換工作進(jìn)行空間編碼定位，梯度線(xiàn)圈工作時(shí)的功率在幾十千瓦，工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，需通過(guò)梯度水冷機(jī)產(chǎn)生的冷卻水通過(guò)熱交換將熱量帶走[10]。檢查水冷機(jī)發(fā)現(xiàn)溫度顯示為84 F（F為華氏溫度單位，約為28.9℃），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常工作時(shí)的溫度65 F（約為18.3℃）（圖2），于是懷疑梯度水冷機(jī)故障。

圖2 梯度水冷機(jī)異常（a）與正常（b）時(shí)的溫度

（4）檢查梯度水冷機(jī)。打開(kāi)水冷機(jī)頂蓋，檢查水箱內(nèi)水量充足，但進(jìn)、出水管內(nèi)沒(méi)有冷卻水流通。確定故障原因?yàn)樗脡?，但?tīng)到水泵本身工作聲音正常，故繼續(xù)拆解維修，將水泵部分單獨(dú)拆下。拆除要點(diǎn)：水泵本身較重，且進(jìn)水管及出水管均為硬管，拆除時(shí)需一人抱起水泵，另一人拆水管時(shí)邊擰水管邊搖拽水管，周邊箱體金屬邊比較鋒銳，易傷手，拆除時(shí)需注意戴好手套（圖3）。接電源測(cè)試水泵工作正常，發(fā)現(xiàn)水泵與渦輪接頭處的聯(lián)動(dòng)接頭斷裂（圖4）。致使水泵能正常工作但無(wú)法傳動(dòng)至渦輪。

圖3 梯度水冷機(jī)內(nèi)部水泵及水管連接

圖4 水泵與渦輪接頭結(jié)構(gòu)及聯(lián)動(dòng)接頭

（5）應(yīng)急處理。因我院MR患者檢查量大，該機(jī)器不能長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，故決定將梯度水冷機(jī)的進(jìn)出水管分別接自來(lái)水和下水道。利用自來(lái)水直接給梯度降溫[11]（因?yàn)楣收习l(fā)生在冬季，此時(shí)自來(lái)水的溫度約為18～20℃，可以滿(mǎn)足梯度冷卻需求），跳過(guò)梯度水冷機(jī)，既保證機(jī)器不停機(jī)，又能為維修泵頭爭(zhēng)取時(shí)間，大大提高了維修效率。

（6）維修泵頭。檢查故障處轉(zhuǎn)接頭，該接頭是一特氟龍材質(zhì)接口，斷裂處受力無(wú)法修復(fù)，于是通帶著壞的接頭到外面代加工特氟龍材料品的工廠，依照接頭原樣加工了三個(gè)一模一樣的接頭，使用一個(gè)，兩個(gè)做備用（圖5）。

圖5 加工的聯(lián)動(dòng)接頭新舊配件對(duì)比

（7）故障解決。該水泵為220 V交流電機(jī)，將加工好的轉(zhuǎn)接頭裝上水泵和泵頭，接220 V電壓?jiǎn)为?dú)試機(jī)，水泵和泵頭工作正常，銜接處無(wú)異響。再把組裝好的水泵放進(jìn)水冷機(jī)內(nèi)，水管處恢復(fù)原狀，開(kāi)機(jī)試機(jī)，梯度水冷機(jī)能正常工作，且機(jī)器不報(bào)警，故障解決。機(jī)器使用至今未出現(xiàn)過(guò)此類(lèi)故障，充分說(shuō)明加工的轉(zhuǎn)接頭工作穩(wěn)定可靠。

3 故障二

3.1 故障現(xiàn)象

掃描過(guò)程中報(bào)硬盤(pán)剩余空間不足錯(cuò)，無(wú)法加載應(yīng)用程序，不能正常掃描。

3.2 故障分析及解決方案

根據(jù)故障現(xiàn)象并查看報(bào)錯(cuò)代碼，進(jìn)行分析與排除。

（1）重啟應(yīng)用。懷疑是后臺(tái)運(yùn)行程序占用了大量的物理內(nèi)存，于是斷電關(guān)機(jī)拔插清潔主機(jī)內(nèi)存條并裝回，等待5～10 min后重啟機(jī)器，開(kāi)機(jī)正常啟動(dòng)且不報(bào)錯(cuò)，但在加載掃描程序時(shí)再次出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)，故障依舊。

（2）查看空間使用量。在操作界面的左上角可查看到Disk 98% full的進(jìn)度條，說(shuō)明空間98%已滿(mǎn)，即剩余空間僅為2%。同時(shí)在command（命令）界面輸入df-h字符命令[12]，可查看各硬盤(pán)空間使用情況的詳細(xì)信息，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)盤(pán)已滿(mǎn)，故懷疑故障是數(shù)據(jù)盤(pán)空間過(guò)滿(mǎn)導(dǎo)致。

（3）應(yīng)急處理。將之前已處理過(guò)的病人數(shù)據(jù)刪除釋放硬盤(pán)空間，當(dāng)數(shù)據(jù)刪除到左上角顯示Disk 95% full時(shí)之前的病人數(shù)據(jù)無(wú)法刪除，但可以正常掃描，掃描幾個(gè)病人后空間不足，再次出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)，故障依舊。因?yàn)楸镜夭∪藬?shù)據(jù)無(wú)法正常刪除且空間無(wú)法正常釋放，因此懷疑數(shù)據(jù)庫(kù)故障。

（4）清理重建數(shù)據(jù)庫(kù)。重啟應(yīng)用后在登錄界面更改用戶(hù)模式，進(jìn)入root模式（登錄名：root，密碼：operator，這一模式無(wú)需使用維修秘鑰即可登錄）清理重建數(shù)據(jù)庫(kù)，在應(yīng)用程序列表Utilities里選擇點(diǎn)擊DBReset Image/Error DB后出現(xiàn)Reset Image Database和Reset Error Message兩個(gè)選項(xiàng)（圖6），選擇運(yùn)行Reset Image Database選項(xiàng)后自動(dòng)開(kāi)始清理重建數(shù)據(jù)庫(kù)。此過(guò)程界面一直處于數(shù)據(jù)庫(kù)重建清理過(guò)程，任何操作都不能執(zhí)行，否則會(huì)導(dǎo)致失敗，大約等待40 min后提示完成。然后退出root模式，重新進(jìn)入用戶(hù)模式（登錄名：sdc，密碼：adw2.0）后在操作界面的左上角可查看到Disk 6% full，剩余空間變?yōu)?4%，空間釋放成功。多次試機(jī)掃描正常，報(bào)錯(cuò)消失，設(shè)備運(yùn)行至今未發(fā)生類(lèi)似故障[13]。

圖6 清理重建數(shù)據(jù)庫(kù)界面

4 討論

針對(duì)梯度水冷機(jī)故障的維修，向廠家咨詢(xún)得知該梯度水冷機(jī)中的轉(zhuǎn)接頭無(wú)法單獨(dú)更換，只能整機(jī)更換梯度水冷柜，報(bào)價(jià)近二十多萬(wàn)元，配件昂貴。而此次通過(guò)自主維修加工轉(zhuǎn)接頭花費(fèi)僅幾百元，耗時(shí)僅1 d。此外，配件加工的方式也是多樣的，除了上述代加工的方式，同樣可以利用如SolidWork、CAD等畫(huà)圖工具繪制成圖后，通過(guò)3D打印的創(chuàng)新方式進(jìn)行加工等[14]，成本在合理范圍之內(nèi)。針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)這類(lèi)軟故障，臨床工程師應(yīng)當(dāng)熟悉設(shè)備軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)及不同模式下所具備的權(quán)限與功能，可以解決大部分的軟故障（例如系統(tǒng)安裝、網(wǎng)絡(luò)故障、數(shù)據(jù)庫(kù)故障、參數(shù)的備份與還原等）。目前，大部分廠家將維修設(shè)置了權(quán)限[15]，需要通過(guò)原廠的維修密鑰方能進(jìn)行深入維修，這就使得大部分工程師陷入了維修困境。作為臨床工程師，熟悉掌握設(shè)備各部件的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、設(shè)備運(yùn)行的具體流程，積累了豐富的維修經(jīng)驗(yàn)后，會(huì)發(fā)現(xiàn)并不是所有的維修都需要廠家工程師的維修密鑰，絕大多數(shù)情況下的維修是不需要維修密鑰就可完成的（例如各單元的電源模塊、散熱風(fēng)扇、檢查床運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、表面線(xiàn)圈[16]等硬件故障以及絕大部分的軟件故障等）。熟知這一情況后，可避免因維修權(quán)限受限而陷入被動(dòng)，從而掌握維修主動(dòng)權(quán)，不僅可以大大降低人工成本（一般廠家工程師上門(mén)服務(wù)費(fèi)約為1～3萬(wàn)元/次），同時(shí)也可以兼顧效率，全面提高工程師自身的技術(shù)水平。

5 總結(jié)

我院GE Signa HDe 1.5 T MR裝機(jī)至今已超五年，隨著患者量的日益增多，設(shè)備的使用率將不斷提高，機(jī)器的故障率也將增高，將日常各類(lèi)故障維修進(jìn)行總結(jié)分析，形成有效的維修管理方式，不僅可以提高科室的工作效率，節(jié)約成本，而且可以指導(dǎo)預(yù)防性維護(hù)，對(duì)降低設(shè)備的故障率具有重大意義。此外，有效保障MR此類(lèi)大型影像設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，將全面提高我院的醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量和綜合競(jìng)爭(zhēng)力，保障臨床檢查工作有序穩(wěn)定的運(yùn)行，讓患者享受到更加便捷、高效的服務(wù)，增加我院的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)醫(yī)院的快速發(fā)展。