前沿研究

磁共振常见故障分析及维修三例

发布时间:2023-10-25 09:59:20      浏览  次

作者:宋俊涛

单位:长治市人民医院 (山西长治 046000)

〔关键词〕磁共振;射频;故障分析处理

〔中图分类号〕R197.39  〔文献标识码〕B

〔文章编号〕1002-2376(2023)15-0101-02

磁共振检查无辐射,可进行人体多方位成像,在软组织分辨力及神经系统检查等方面具有明显优势,因此在重大疾病的临床诊断方面具有举足轻重的作用。三甲医院磁共振设备使用频率高、运行负荷重,同时受设备使用环境等多因素影响,故障率较高。尤其是设备突发故障会直接影响全院临床诊断工作,因此快速解决突发故障尤为重要。西门子Verio 3.0T 属于超导型磁共振,现结合使用实践,选择有代表性的故障进行分析,供同行参考。

1  磁共振成像设备概述

磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)系统是根据磁共振基本原理,结合计算机断层图像重建原理开发的影像诊断设备,又称磁共振断层扫描装置。磁共振系统主要包括磁体子系统(用以产生均匀稳定的静磁场系统)、梯度场子系统、射频子系统(在时序控制器作用下产生射频脉冲并接收人体产生的磁共振信号)、谱仪子系统(负责产生、控制序列各环节的协调运行)、计算机子系统(负责整个系统的操作控制、图像重建和后处理工作)、射频屏蔽和磁屏蔽、MRI 软件系统。按照磁体类型一般分为永磁型、常导型和超导型。其中超导型磁共振具有磁场均匀、稳定性强、图像质量高等优点。随着医学影像学的持续发展及临床诊断要求的提高,磁共振成像技术已成为医学影像学的日常诊断手段之一。

2  故障一

2.1  故障现象

设备开机后报错,错误信息提示射频安全监视器错误及射频系统错误。

2.2  故障分析与处理

查看工作日志,调取详细错误信息,显示定向耦合器检测功率超出范围,因此根据报错信息内容先后进行射频硬件测试、干扰射频测试及射频信号电缆接口阻抗检查。阻抗检查未发现射频信号电缆各接口虚接、发黑、阻值异常等情况,但射频硬件测试及干扰射频测试发现,射频最大功率测试线性特性,输入 DICO ADC 计算电压及功率超标。(1)利用系统自带检测工具进行故障检测,并对 TALES 反馈电压进行测量,结果显示,Modulater、RFPA、TAS、BCCS、TALES 模块信号输出均正常;再利用系统自带工具测试体线圈 Bodycoil, 结果显示, 静态电压 500 V 检测失败。(2)重点对 Bodycoil 模块进行检查,断开Bodycoil,直接用万用表测量 500 V 供电,电压正常,且未出现衰减,确认为 Bodycoil 模块问题;反向测量 Bodycoil 的二极管特性,未发现明显异常;重新连接 Bodycoil,再次测试 BC functional,仍然出现 500 V 报错;在线路中间增加一个测量点,重新接上 Bodycoil 测试,发现 500 V 电压缓慢下降,最终降至 100 V,此时软件检测时间结束,测试停止;初步判断为 Bodycoil 的 PIN Diode 稳压性能差,接入高压时会被击穿,使用普通万用表无法在低压时测出结果。(3)抽出 Bodycoil,查找问题,断开内部电路,利用 500 V 额定电压摇表,单独测量内部电路 PIN Diode 的反向耐压,1 组 4 个 PIN Diode,当测量反向电阻时发现测量值会逐渐减小,因此确定为此组 PIN Diode 故障;同时使用电桥测量线圈内的电容,发现部分电容的容值下降,需要进行更换;由于更换的电容标称值和实际值存在误差,需要计算出相应电容的容值,并利用可调电容进行调整,同时需要使用网络分析仪进行验证。(4)更换损坏的 PIN diode、电容及可调电容并验证成功后,装回BodyCoil;再利用系统自带软件调整 BodyCoil 位置,以及 0 度、90 度发射之间的耦合。调整完成后,设备不再报错,扫描正常,故障排除。

本故障排查首先应明确报错由 BodyCoil 引起,工程师对系统诊断软件应相对熟悉,并需要相应配件和检测工具,维修零配件 PIN Diode、可调电容、高压贴片电容等较小,不易采购,故本故障的维修周期也较长。

3  故障二

3.1  故障现象

设备开机后无法扫描,显示射频功率放大器错误。

3.2  故障分析与处理

设备正常扫描过程中,由于磁体间相邻机房配套精密空调突发故障,导致氟利昂大量泄漏,产生大量白雾。设备的烟雾报警器检测到空气异常而报警,同时烟雾报警器报火警,最终导致总供电系统断电,扫描中断。待设备间白雾完全消散后,重置烟雾报警器报警功能,并重新对设备进行供电检查。开机完成后,射频功率放大器报错,无法扫描。尝试重新开关机,故障报错仍存在。初步分析故障是由于白雾进入供电柜后造成线路短路,电流过大导致射频放大器供电柜故障,紧急维修方案为更换射频放大器供电柜。但射频系统供电柜体积大,需要专业运输工具,且价格高昂、更换周期长,为降低维修成本,特成立维修小组自行维修,排查电源故障。(1)首先切断放大器电源,等待 15 min,拆开放大器内外两层上盖,再用专用放电探针放掉残余电量,多次放电确保残余电量释放完全。(2)进一步拆解,找到 PA tube 的灯丝供电端子。(3)根据线路排查故障,发现此接头烧毁,同时电路板上的插针也被烧黑;对比线缆插头上的其他插座,发现插座均为镀金插座,烧黑应为较大电流导致;检查此电路板,发现也有烧坏的元器件。(4)更换电缆和此电路板,更换后开机及扫描正常,故障排除。

注意:磁共振设备内部供电端子、各类线圈插头均为镀金插头,普通打磨只能短期内使用,存在安全隐患,需及时更换。

4  故障三

4.1  故障现象

检查时更换患者过程中,检查床频繁报错,无法升降。重置报错信息后,报错消失,检查床恢复正常。

4.2  故障分析与处理

由于报错的不确定性,需要现场多次试验,以探寻报错原因。检查床未躺患者时,多次进行床的升降,发现未报错。检查床上坐 1 个体质量约 50 kg的人,尝试 30 次升降床,出现 1 次报错。检查床上坐 2 个体质量共约 100 kg 人时,报错概率明显升高,且报错均发生在检查床下降时;同时,检查床下降导致报错瞬间床体出现加速下降,加速一旦发生,床体立刻卡死并提示报错信息;此时必须进行床体信息复位才可继续升降。查看设备工作日志,根据工作日志报错信息描述以及模拟 3 种不同情况下的报错提示分析,怀疑床体刹车片异常。由于设备具有磁场特性,给拆卸床体刹车片增加了难度。(1)尝试清洁该刹车片,根据安全防护方法,需要专用的木结构对床进行支撑,利用 4 根圆木对床进行有效支撑。(2)按步骤拆下刹车片,发现刹车片比较脏,片上的刹车有效成分基本被磨光,只剩下铜基片,尝试用水清洁后吹干(不能用 WD40 除锈剂之类油性的清洁剂进行清洁,以免刹车效果更差)。(3)重新安装刹车片,测试发现效果并不理想。(4)更换新刹车片,多次测试均未出现故障,故障排除。

磁共振设备属于高端精密设备,对外界环境的要求较高。磁体间的温度、湿度及洁净度对扫描影响较大,需保持扫描室、操作室及系统控制室空气清洁,防止空气中的灰尘堵塞系统,导致故障。磁共振设备的安全使用与系统保养尤为重要。系统保养除对运行环境进行监测外,还要排查 MRI 电子系统、机械部分、电气部分、软件部分等。刹车片属于机械保养内容,应根据检查床使用频率和时间在系统保养时定期检查,必要时进行更换。

5  小结

当磁共振设备出现故障时,工程师不要急于拆卸设备。首先,应与操作技师积极沟通,了解发生故障前的设备运行状态,以判断故障原因。其次,查看工作日志,利用系统诊断程序逐步缩小故障范围,排查故障点。最后,结合系统结构原理图,逐步排查线路并维修。核磁线圈插拔、床体的升降使用率较高,故障概率也相应升高。每日工作结束后,应检查并清理线圈插头处脱落的头发、随身掉落到检查床的小物品,以及重症患者血液或呕吐物等,以免扫描出现伪影,进而影响扫描及图像质量。核磁设备的日常维护保养及定期专业的质量控制工作非常重要。制订科学、合理的预防性维护保养计划,按使用频率或时间对设备进行定期维护,可有效降低设备故障率。

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