小動物磁共振設備的開放共享管理與維護策略

朱恒立，王海雁，朱環，張茜

溫州醫科大學科研實驗中心 （浙江溫州 325000）

小動物磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）設備是目前生物醫學科研領域的尖端成像設備之一，其基于MRI 技術獲取動物影像學數據，并通過影像學數據進一步研究生物體的內部結構與功能的變化。相較于臨床應用MRI，小動物MRI 的磁場強度和梯度強度更高，具有較高的圖像分辨率，在病理生理學、神經生物學、代謝組學和藥物研發等領域應用較為廣泛。該設備目前已經成為醫學科研院所的標志性分析測試儀器，為教學教研、人才培養、重點學科和實驗室建設提供了重要支撐。然而，由于該設備造價昂貴、結構精密、專業性強，因此需要采用科學的維護管理手段，以確保其高效運行。本研究以溫州醫科大學科研實驗中心的小動物MRI 設備為例，探討以開放共享為基礎理念的高端科研實驗設備管理和維護經驗，以期為同類設備管理和維護工作提供參考。

1 小動物MRI 設備管理措施

1.1 專人專機管理，以保障大型儀器高效穩定的運轉

小動物MRI 作為一種大型精密儀器，具有硬件組成繁多、軟件操作復雜、實驗室安全管理要求嚴格等特點，屬于平臺I 類儀器[2]。為確保儀器設備的安全性、連續性和穩定性，在管理過程中設置了專人專職的管理模式，配備2 名固定的專職管理人員，并嚴格明確管理人員的儀器使用規范，以保障大型儀器高效、穩定的運行。專職管理人員作為儀器的唯一操控者，需熟練掌握儀器原理和操作方法，熟知科研實驗中心大型儀器對外開放使用原則，并對常見問題具有一定的維修、解決能力。當設備出現嚴重問題時，專職管理人員能第一時間與儀器供應商取得聯系，并及時進行處理，確保其能夠為科研工作提供穩定、高效的支持。

1.2 數字化賦能，高端儀器設備共享管理

數字化賦能是指利用信息化技術使儀器設備擺脫單一供給，并深度挖掘科研用戶需求，探討跨學科多領域合作的業務場景。信息化技術的應用是加強高端儀器設備深度開放的關鍵舉措[3-4]。科研實驗中心通過建立大型儀器共享管理系統，為小動物MRI 設備的開放使用提供了全方位的規范與監督。校內外用戶均可以通過訪問大型儀器共享管理系統的前臺網站，獲取儀器的基本信息，并在網站上申請注冊賬號，一旦賬號經管理員認證后，用戶便可以登錄后臺預約管理系統，對儀器進行查詢和預約使用。線上預約流程使小動物MRI 設備運行更加有序，顯著提高了設備的共享率。

此外，通過定期舉辦儀器技術應用講座，邀請儀器廠家講授設備原理和應用，以及相關領域專家教授分享科研成果，現場講座與線上直播相結合，力求促進儀器開放共享，最大化發掘儀器設備的應用潛力。

1.3 流程規范與安全檢查，強化儀器操作的風險管理

小動物MRI 配有9.4 T 超高場超導磁體，相比醫用MRI 擁有更強大的靜磁場[5]。由于平臺大型儀器設備面向各學院和社會科研機構開放共享。因此在確保設備高使用率的同時，對設備的使用規程進行規范化及安全性管理尤為重要。

1.3.1 規范化使用流程

首次預約小動物活體MRI 設備時，使用者需至少提前2 d 與專職管理人員溝通，以確保該技術實施的可行性。在預約過程中，使用者有責任提供準確無誤的實驗內容詳情，以確保所計劃的實驗項目不會對相關設備和人員造成任何潛在風險。同時，使用者需簽署《科研實驗中心大型儀器共享平臺9.4 T 小動物活體磁共振成像系統首次預約告知書》。MRI 實驗室禁止使用具有磁性、毒性或放射性的測試樣本，嚴禁使用不符合動物倫理和存在嚴重病蟲害的實驗動物。在通過大型儀器共享平臺預約設備使用時間后，使用者應按約定時間將測試樣本送至MRI 樣本準備區，由專職儀器管理人員進行掃描測試。實驗完成后，使用者需如實填寫實驗記錄臺賬。在管理人員同意的前提下，使用者可通過內部網絡傳輸或在指定位置使用CD 光盤復制數據，嚴禁使用U 盤和硬盤。

1.3.2 規范安全檢查流程

操作間和磁體間均應設置多種安全警示牌，展示可能帶來安全隱患的物品種類，包括氣瓶、金屬動物籠、金屬植入物、手機、鑰匙、手表、鑷子、金屬飾品、金屬筆頭等小物件。此外，在磁體間門口設置安全警戒線，提醒非儀器管理人員禁止進入。由于導致磁體發生安全隱患的物品種類繁多，安全警示無法在根本上防止事故發生，因此進入磁體間前的安全檢查流程必不可少。

MRI 設備場地目前分為操作間、磁體間和設備間，當測樣用戶和儀器管理員進入操作間時要求除去身上物品并放置于指定保存處，且更換實驗服。儀器管理員進入磁體間前也需互相監督，并用金屬探測儀行全身檢查。實驗小鼠的金屬植入物、金屬標記耳釘等應在進入磁體間前去除[6]。另外，動物器具包括小鼠隔離籠、注射器等物件也禁止帶入磁體間[7]。

2 小動物MRI 設備的維護與保養

小動物MRI 設備的維護與保養，不僅能延長儀器使用壽命，預防儀器故障，還能提高成像質量，確保實驗結果的準確性。科研實驗中心為該設備建立了專門的維修維護記錄本，記錄每次維修的日期、內容和結果，有利于分析設備的運行狀況和預防故障，其日常維護和保養包括以下3 個方面。

2.1 環境溫濕度的檢查和記錄

小動物MRI 設備對運行環境的溫濕度要求較高，通常要求保證房間溫度18～22℃，溫度波動＜1 ℃/h，濕度40%～60%。房間溫度波動太大或溫度太高，均會影響設備的靈敏度，進而影響圖像質量。MRI 的磁體為超導磁體，由液氦和冷頭維持在極低溫度狀態下，房間溫度過高可能會加劇液氦損失甚至發生失超；而房間濕度過大，易導致儀器內部電路板或主磁體產生凝露現象，影響設備正常工作和使用壽命。房間濕度過低，機器易產生靜電，從而擊穿電路導致損害。因此，MRI 設備房配備恒溫、恒濕精密空調，以保證設備房和磁體間的溫濕度。而定期監測和調整房間溫濕度是確保MRI 設備長期穩定運行的關鍵措施之一。

2.2 小動物MRI 設備制冷系統的檢查和維護

小動物MRI 設備的制冷系統是維持設備低溫的重要組件，主要由水冷、氦冷和冷頭3 部分組成。水冷機主要與設備中的氦壓縮機、梯度和勻場冷卻熱交換器聯動。首先，其維護需注意水量控制。設備出現故障的常見原因是水流量未達到機組要求的最小流量，因此需要定時檢查水箱，在水量下降到一定程度時及時添加蒸餾水。其次，保證水冷系統的清潔性，避免異物進入。當水質檢測傳感器顯示低于一定數值時，需要清洗機組內的過濾網，必要時進行換水。最后，定期檢查和清洗水冷內外機，尤其是室外機組定期清理設備灰塵；定期觀察機組的出入水溫度和循環水壓力，保水冷機屏幕無報警[8]。

儀器管理員需每天檢查并記錄設備的報警指示燈是否正常、液氦的液面水平、磁體內部氦氣壓力、氦壓縮機是否工作、加熱功率等參數。液氦液面應＞60%，靠近極限值50%前需聯系廠家補充液氦；加熱功率是冷頭正常運行的指示參數，如果加熱功率＜10%則需要聯系廠家進行維護檢查；氦壓縮機中的吸附器應定期更換，吸附器的作用為過濾油霧，使用一定時間后吸附效果會減弱，多余油霧易產生污染，造成冷頭活塞磨損，因此需要每年更換1 次[10]；冷頭工作時應密切注意發出的蜂鳴聲是否正常，是否持續運作。此外，隨著時間的推移，冷頭活塞長期工作會發生自然磨損，造成制冷效率降低，嚴重時會發生失超，因此冷頭一般情況下每隔2 年需重新更換1 次[11]。

2.3 設備電源和電路器件的維護

供電系統的穩定正常是避免MRI 設備發生故障、提高MRI 設備診斷準確性的重要保證。MRI設備配備獨立電箱和單獨的380 V 三相交流電源，并配備了電阻≤ 2 Ω 的專用地線。日常維護檢查中應嚴密關注配電指示燈的報警裝置及工作情況，一旦發生停電應緊急聯系相關部門處理，盡快恢復用電供應。

電路器件定期檢查、清潔也是保證設備正常工作的關鍵。檢查和維護MRI 設備電路時，注意防止靜電對器件的損害；同時，處理過程中應佩戴抗靜電手環或使用抗靜電工具。電路板上的灰塵和污垢會影響設備的散熱和運行性能，定期用軟布或專用清潔劑擦拭電路板、空氣過濾網和散熱風扇，避免積灰和潮濕。此外，也需注意檢查設備射頻單元、梯度單元、譜儀單元的連接器和接頭，確保完好無損、接觸良好，如有松動、斷裂或腐蝕現象，應及時更換或修復。

3 突發緊急事件的應急處置

小動物MRI 設備以實驗動物為測試對象，廣泛應用于生物醫學科研研究和臨床試驗中。盡管其在工作原理上與用于人類的MRI 設備類似，但在實際操作過程中可能會出現一些特定的緊急情況。

3.1 實驗動物生命體征突然發生異常

實驗過程中，當動物可能由于麻醉不當、疾病造模或其他原因發生心率呼吸監控裝置顯示其呼吸頻率不規律、心跳異常等特征時，應立刻停止實驗，將動物床移出磁體外并觀察動物情況。當實驗動物出現呼吸運動停止、黏膜發紺、角膜反射消失或極低、瞳孔散大等臨床死亡癥狀時，應立即進行復蘇和搶救；實驗動物若出現蘇醒狀態、肌肉掙扎，則應重新麻醉，待其鎮靜后再開展實驗，也可以適當追加麻醉劑。

3.2 設備失超故障處理

失超現象是指由于某種原因使超導磁體內部原本的超導條件被破壞，可導致線圈中的高電流形成電阻的位置迅速產熱，使磁體中的液氦大量蒸發，氣體壓力激增[12]。此種現象不僅會導致設備嚴重損壞，還可能對設備的使用環境和使用人員造成極大的安全風險，因此針對失超現象采取相應的應對措施和預防策略具有重要意義。

在磁體失超的緊急情況下，儀器管理員應迅速采取行動。首先，管理員應立即撤離磁體間，引導測試用戶安全撤離至指定區域，并立刻對機房和失超管附近的室外區域設置圍欄，防止因液氦噴發造成的潛在損害。當磁體停止大量蒸發液氦后，管理員需立即與廠家取得聯系。其次，管理員應檢查磁體的失超管、冷頭裝置及磁體表面，以識別任何異常情況。如發現積水或凝霜，應立即進行清理。同時，也需檢查磁體失超管內的爆破膜是否有破損。若爆破膜損壞，則應在廠家工程師的遠程指導下更換備用爆破膜，以防止空氣回流進入磁體，確保磁體的臨時安全。最后，一旦廠家工程師和液氦供應商到達實驗室，便可開始重新補充液氦并對磁體進行升場勵磁，確保儀器恢復到安全可靠的工作狀態。

為預防此類事件發生，做好日常規范化檢查十分重要。設備管理人員應對設備做好定期參數檢查和記錄，以季度為單位對相關參數進行分析，并及時聯系廠家工程師對可能出現故障的設備制定相應的維護或維修方案。此外，在失超現象發生后，設備管理人員也應詳細記錄失超事件的所有細節，并進行分析，以便未來更好地防止類似事件的發生。

4 結語

大型精密科研設備的完好性在高等院校的科研活動、教學任務及社會服務中發揮重要作用。本研究以小型動物MRI 設備為研究對象，深入探討其管理制度的建立、信息化管理技術的應用、日常主動維護策略及應急管理預案機制的構建。未來，將以小動物MRI 設備為管理模板，深化對大型科研設備共享平臺建設與管理策略的研究，進一步提升平臺的服務效能，為學校的學科建設和對外社會服務提供堅實的設施保障和技術支持。