核磁共振水冷機(jī)故障緊急處理與分析

武警廣東省總隊(duì)醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科 （廣東 廣州 510507）

內(nèi)容提要：核磁共振（MRI）水冷系統(tǒng)是設(shè)備關(guān)鍵的輔助設(shè)備之一，主要對(duì)氦壓機(jī)及梯度線圈等進(jìn)行散熱。維持水冷系統(tǒng)的正常對(duì)核磁共振系統(tǒng)至關(guān)重要。醫(yī)院維修流程與原先的相比也發(fā)生了變化，對(duì)工程技術(shù)人員提出了更高的要求。本文結(jié)合現(xiàn)行的維修管理制度對(duì)MRI幾次水冷系統(tǒng)的緊急維修進(jìn)行了介紹。

核磁共振設(shè)備是醫(yī)院最重要的影像學(xué)檢查設(shè)備之一，其具有分辨率高、無(wú)電離輻射等優(yōu)點(diǎn)。低溫超導(dǎo)型核磁共振是應(yīng)用較多的一類，主要利用處于超導(dǎo)狀態(tài)的磁體產(chǎn)生高磁場(chǎng)。超導(dǎo)磁共振對(duì)溫度有較高的要求。磁體穩(wěn)定工作在低溫超導(dǎo)狀態(tài)，磁體線圈浸泡在液氦中，產(chǎn)生的熱需要冷頭工作帶走熱量，維持磁共振穩(wěn)定工作。液氦是一種戰(zhàn)略資源，大部分需要進(jìn)口且價(jià)格昂貴，因此，為了盡可能地減少液氦的揮發(fā)，要求整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性地運(yùn)轉(zhuǎn)。

氦壓機(jī)帶動(dòng)液氦循環(huán)對(duì)冷頭降溫，通過(guò)熱交換對(duì)系統(tǒng)散熱，水冷機(jī)作為次一級(jí)循環(huán)將熱量帶走，最終保證液氦壓縮機(jī)和冷頭的正常工作。因此，水冷機(jī)是保障核磁共振正常工作的重要環(huán)節(jié)。

隨著當(dāng)前設(shè)備維修管理的變化，醫(yī)療機(jī)構(gòu)單位也出現(xiàn)一些新舉措，規(guī)范了設(shè)備維修流程。如：緊急維修流程發(fā)生了變化，有的單位廢除了原先醫(yī)學(xué)工程科（部）口頭報(bào)備上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)后即可以對(duì)設(shè)備緊急維修、事后補(bǔ)上維修手續(xù)的做法。其次，規(guī)范設(shè)備維修流程，大型醫(yī)療設(shè)備維修項(xiàng)目需要事先公示與招標(biāo)。需要緊急維修時(shí)，由醫(yī)學(xué)工程科及設(shè)備所在科室共同填寫(xiě)緊急維修報(bào)告單，醫(yī)院主管領(lǐng)導(dǎo)或主要班子成員通過(guò)論證后，再組織工程師進(jìn)行維修。這種旨在規(guī)范的維修流程，由于設(shè)備故障的突發(fā)性以及設(shè)備狀態(tài)的不確定性，對(duì)醫(yī)學(xué)工程科技術(shù)人員提出了更高的要求。

本文以筆者所在單位的西門子Skyra 3.0T配套的意大利CLIMAVENETA水冷機(jī)（型號(hào)NECS/B 0252T）為例，通過(guò)幾例維修實(shí)例，從技術(shù)上和流程上進(jìn)行探討，供同行們參考交流。

1.磁共振水冷系統(tǒng)的構(gòu)成與系統(tǒng)分析

1.1 冷卻系統(tǒng)的組成

超導(dǎo)核磁共振冷卻系統(tǒng)有室內(nèi)部分及室外部分，室內(nèi)部分包括冷頭、氦壓機(jī)、水泵、控制系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、機(jī)柜；室外部分主要包括壓縮機(jī)、控制系統(tǒng)、冷凝器、節(jié)流閥、管路等，可將室內(nèi)的由冷頭為源頭所帶出的熱量進(jìn)一步帶到室外。超導(dǎo)磁體的冷屏連接至冷頭，由冷頭將熱量帶走。氦壓機(jī)控制氦循環(huán)，通過(guò)水循環(huán)傳到室外。同時(shí)，水循環(huán)還對(duì)梯度線圈及射頻線圈降溫，對(duì)其高效散熱，確保穩(wěn)定工作[1]。磁共振冷卻系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1.核磁共振冷卻系統(tǒng)工作流程圖

1.2 水冷系統(tǒng)的組成

CLIMAVENETA水冷機(jī)是意大利克萊門特公司產(chǎn)的雙機(jī)組備份風(fēng)冷水冷系統(tǒng)，其工作原理與流程與家用空調(diào)類似，對(duì)水進(jìn)行冷卻[2]。磁共振系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱交換器3帶給熱交換器1、2，機(jī)組1和機(jī)組2由壓縮機(jī)、冷凝器、管路等組成2個(gè)相互獨(dú)立的制冷循環(huán)系統(tǒng)（圖2），熱量經(jīng)過(guò)冷凝器與風(fēng)機(jī)傳給自然界外部環(huán)境。通常情況下，水冷系統(tǒng)還連有儲(chǔ)水桶使冷卻水可以在系統(tǒng)內(nèi)封閉循環(huán)流動(dòng)。每個(gè)機(jī)組都采用了大風(fēng)扇與耐用軸承間歇性地工作，以確保將設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的熱穩(wěn)定可靠地散發(fā)到外部環(huán)境中。

圖2.水冷系統(tǒng)的流程圖

為進(jìn)一步提高設(shè)備可靠性，水冷系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有自來(lái)水接入口。在緊急情況下，水冷機(jī)組停止工作，可以手動(dòng)切換到自來(lái)水冷卻方式，即通過(guò)自來(lái)水流動(dòng)帶走熱量，最大可能保護(hù)氦壓機(jī)。圖3是進(jìn)出水管路及自來(lái)水管路的實(shí)際照片（處于緊急狀態(tài)）。當(dāng)水冷機(jī)組處于停止工作的緊急狀況下，依靠自來(lái)水的流動(dòng)帶走熱量。圖3所示，中間的2條較粗的磁共振系統(tǒng)進(jìn)水管A1與出水管A2的開(kāi)關(guān)切換到關(guān)閉狀態(tài)（與水管走向成90?位置），最左側(cè)的自來(lái)水進(jìn)水開(kāi)關(guān)及右側(cè)的自來(lái)水排水管已打開(kāi)，同時(shí)關(guān)閉水泵。

圖3.自來(lái)水流動(dòng)冷卻方式（緊急方式）

1.3 水冷系統(tǒng)需要具備的特點(diǎn)

為滿足核磁共振高可靠性的工作要求，水冷系統(tǒng)需要具備以下特點(diǎn)[3]：①雙備份的制冷系統(tǒng)，當(dāng)其中一個(gè)機(jī)組系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題可以自動(dòng)地切換到另一機(jī)組。②雙水泵工作，通常情況下用一備一。③對(duì)溫度的自動(dòng)控制，即通過(guò)監(jiān)測(cè)進(jìn)水溫度、回水溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)組停啟，實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制。④儲(chǔ)水箱設(shè)有液位開(kāi)關(guān)，對(duì)儲(chǔ)水量進(jìn)行控制。⑤控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地反映目前機(jī)組運(yùn)行狀況，并通過(guò)LED代碼或LCD顯示。⑥水冷系統(tǒng)具備較高的可靠性，鑒于室外機(jī)需要全天室外運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)受風(fēng)吹日曬雨淋及各種天氣環(huán)境變化，要求電路部分能防水；冷凝器牢固不易損壞、易清理；風(fēng)扇高效、軸承耐用等[4]。

2.水冷系統(tǒng)維修案例

2.1 案例1

2.1.1 故障描述

由于樓上失火，消防隊(duì)在滅火時(shí)直接拉掉電閘，并噴灑了大量的水，導(dǎo)致整個(gè)科室停水停電約48h以上?？剖遗c工程技術(shù)人員心急如焚，原因一方面主要設(shè)備被直接關(guān)機(jī)（未按程序關(guān)機(jī)），另一方面停電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，液氦會(huì)存在揮發(fā)。來(lái)電來(lái)水后即出現(xiàn)高溫報(bào)警。氦壓機(jī)處于保護(hù)狀態(tài)，水冷機(jī)無(wú)法開(kāi)啟，回水溫度顯示高達(dá)40?。

2.1.2 故障分析與處理

首先叮囑使用科室不要再試圖開(kāi)機(jī)。先處理水冷機(jī)。將水冷機(jī)手動(dòng)切換到自來(lái)水冷卻方式，利用自來(lái)水流動(dòng)帶走熱量（如圖3示）。此時(shí)水溫仍然處于約18?左右，仍無(wú)法開(kāi)機(jī)。拆開(kāi)室外機(jī)機(jī)殼側(cè)板，按ALARM鍵顯示A006，提示壓縮機(jī)停止工作，水溫過(guò)高。再按翻頁(yè)鍵，還有A212故障代碼，提示壓縮機(jī)機(jī)組2壓力高需要手動(dòng)復(fù)位。由于處于疫情期間，廠家工程師不上門，只能電話進(jìn)行溝通遠(yuǎn)程指導(dǎo)操作。重啟設(shè)備后，嘗試按2號(hào)壓縮機(jī)上的復(fù)位鍵，2號(hào)水冷機(jī)延時(shí)啟動(dòng)后很快又停止?？紤]處于南方冬季，水溫不可能到40?，將這些情況通過(guò)手機(jī)視頻發(fā)給廠家，本著先易后難的原則，先嘗試更換溫度傳感器（該設(shè)備的進(jìn)水口與出水口都有溫度傳感器），先將出水溫度傳感器更換后再重新啟動(dòng)，設(shè)備工作正常。

因事態(tài)緊急、維修人員承受較大壓力。停機(jī)久液氦揮發(fā)，意味著巨大的損失與浪費(fèi)，廠家工程師又不能親臨現(xiàn)場(chǎng)，醫(yī)學(xué)工程科技術(shù)人員憑借自身的判斷能力與工程師溝通，及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)溫度傳感器價(jià)格，此配件價(jià)格處于本部門可以決定的范圍，在得到領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)可后，設(shè)備所在的科室立刻填好維修申請(qǐng)單，完成維修流程申請(qǐng)。一番努力后液氦還是有6%的揮發(fā)。

2.2 案例2

2.2.1 故障描述

夏季天氣炎熱或檢查患者多，水冷系統(tǒng)制冷效果不佳。有時(shí)水溫能夠達(dá)到設(shè)定的12℃，但散熱風(fēng)扇始終工作，查看報(bào)錯(cuò)故障與上例相似，顯示的也是A006故障。

2.2.2 故障分析與處理

以上問(wèn)題反映出水冷系統(tǒng)不穩(wěn)定。觀察到風(fēng)扇始終在運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)量供電3相電壓正常，其他測(cè)試未見(jiàn)報(bào)錯(cuò)，說(shuō)明問(wèn)題在控制部分。于是將水冷系統(tǒng)切換到緊急狀態(tài)，聯(lián)系廠家嘗試更換一塊控制板，重新設(shè)定溫度及壓力上下限值，復(fù)位重啟后設(shè)備工作正常。

由于該控制板需要3萬(wàn)多元，已超出醫(yī)學(xué)工程科的權(quán)限，考慮到面臨設(shè)備停機(jī)、液氦揮發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，告知設(shè)備所在科室申請(qǐng)緊急維修，同時(shí)與廠家協(xié)商，能否將控制板留下試用一段時(shí)間以確認(rèn)故障？經(jīng)廠家同意后，先裝上控制板使用，盡可能減少對(duì)診療工作的影響、減少風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)抓緊完善流程。

3.水冷系統(tǒng)的維護(hù)

由于水冷機(jī)處于24h工作狀態(tài)并工作在露天環(huán)境，風(fēng)吹雨淋日曬工作狀況惡劣，容易發(fā)生故障[5,6]。以下幾點(diǎn)需要注意：①及時(shí)清理室外機(jī)灰塵雜物。室外機(jī)是開(kāi)放式工作的，風(fēng)扇上盡管有保護(hù)罩，但風(fēng)扇不轉(zhuǎn)時(shí)很容易落入樹(shù)枝樹(shù)葉等雜物，冷卻器翅片易吸附灰塵和雜物，需要定期查看清理，否則散熱效率會(huì)受到較大影響，導(dǎo)致水溫過(guò)高報(bào)警、增大工作電流甚至損壞風(fēng)機(jī)、軸承或控制器。②經(jīng)常檢查水壓、流量。由于使用自來(lái)水中難免有雜質(zhì)、水垢，因此需要觀察浮子流量計(jì)、管路、三通閥等狀況，及時(shí)清潔管路、補(bǔ)充水分、排出氣體。③及時(shí)查看室外機(jī)、室內(nèi)機(jī)、氦壓機(jī)的報(bào)錯(cuò)代碼，進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，有故障傾向需及時(shí)處理。④及時(shí)觀察壓縮機(jī)工作狀態(tài)，觀察是否存在長(zhǎng)時(shí)間工作不停的現(xiàn)象；壓縮機(jī)管道是否有漏油等情況。如有需要及時(shí)聯(lián)系廠家進(jìn)一步檢查，及時(shí)補(bǔ)充制冷劑。

4.小結(jié)

由于水冷系統(tǒng)是核磁共振重要的輔助系統(tǒng)，一旦出故障會(huì)造成設(shè)備直接停機(jī)，不僅影響醫(yī)療診療工作，而且會(huì)造成液氦揮發(fā)損失。設(shè)備故障時(shí)醫(yī)院要求技術(shù)人員盡快修復(fù)，而醫(yī)院現(xiàn)行設(shè)備維修管理制度發(fā)生了變化，又要求按流程進(jìn)行維修，以備今后審計(jì)檢查。作為醫(yī)學(xué)工程科技術(shù)人員，不僅要具備設(shè)備維護(hù)的素質(zhì)，而且還要有及時(shí)止損的責(zé)任心和擔(dān)當(dāng)，對(duì)醫(yī)療設(shè)備具有前瞻性質(zhì)量管理，保障設(shè)備正常運(yùn)行，為醫(yī)院減少不必要的損失。