超導磁共振液氦探頭故障回顧性分析

楊文林，李偉，李建文，羅學毛，李蘭權，陳嚴陣，郭繼福

江門市中心醫院 a.設備科；b.放射科，廣東 江門 529030

0 前言

在磁共振（MR）掃描系統中，液氦的制冷功能可確保鈮鈦合金線圈處于超導狀態，產生強大、穩定不間斷的電流，從而產生穩定而強大的主磁場。制冷系統是磁共振的重要組成部分，冷水機提供的冷水在液氦外圍不斷地循環，防止液氦汽化，而液氦則為鈮鈦合金線圈提供超導環境，以保證鈮鈦線圈經勵磁后，強大的電流可以無損耗地流動，從而產生感應磁場，這是磁共振成像的基礎。液氦消耗與MR掃描的工作量正相關，一般工作量大的MR掃描儀，消耗的液氦要多一些，液氦下降到60%水平時，應補充液氦，下降到40%時，不能正常工作，甚至會發生“失超”。液氦探頭可以真正地反映出液氦的容積水平，是MR工作的晴雨表，如果液氦探頭故障，工作人員便無法知道容器里面到底有多少液氦，就無法預知各種潛在的危險，等到發生“失超”后，不但會造成重大的經濟損失，甚至還會造成人員傷害。

我院2009年10月引進1臺Philips Achieva 1.5T雙梯度MR掃描儀，每日7:00～23:00工作，完成檢查部位大約80個。大約3日消耗1個液氦刻度，從灌滿的98%下降到60%，大約能用4個月，即每隔4個月便補充1次液氦。

1 故障描述與檢修

在2011年間，負責MR機保養的工程師在查閱技術員每日登記的液氦讀數時，發現有兩個較長的時間段液氦讀數不變，一個時間段液氦讀數不降反升的異常現象。

液氦登記薄上記錄，2011年7月20日由深圳一家液氦公司補充過液氦，液氦水平為96%，之后50 d內，液氦水平保持一定的速度下降，直到2011年9月9日，液氦讀數為80%，即50 d內消耗了15個刻度液氦，平均約3 d消耗1個刻度，此段時間液氦讀數正常，探頭工作正常。但從9月10～11月26日，近80天的時間內，液氦的讀數保持在80%不變。我院負責MR保養的工程師初步估計是在杜瓦容器內的液氦探頭出現故障，聯系Philips工程師，經過檢測，未檢出故障，聯系液氦公司于11月27日進行液氦補充，灌滿液氦后，讀數為95%，此后3個月內，液氦讀數保持緩慢地下降，直至2012年3月1日，讀數為81%，但從3月2日～4月20日，液氦讀數未變化，又一次出現液氦讀數不變。

因為向Philips公司購買了MR機的全保服務，該公司多次派工程師查看，但均未解決，后來廠家主管領導表明此故障需要消磁、放液氦、再勵磁等過程，估計要20d左右才能修好，且國內目前無法解決該故障，需要荷蘭的專家現場進行配合，考慮我院另1臺MR機沒有完全投入運作，提出定期補充液氦方案，經過協商，我院要求采取停機維修。

5月8日，專家與工程師來到我院進行現場檢修。在停止掃描病人1 h后，通過系統軟件，對主磁場進行消磁，再釋放杜瓦容器內的液氦。打開主磁體，對液氦探頭進行全面的檢查，發現液氦探頭出現了“冰堵”，導致液氦不能顯示改變量，經液氦探頭“去冰堵化”處理，再補充液氦，進行勵磁，建立主磁場，查看液氦讀數軟件，發現液氦顯示有波動，初步鑒定故障已排除。

從5月10～30日，每日的液氦顯示均為83%，一直無變化，再次聯系Philips工程師，現場維修專員根據總部意見，停用冷頭壓縮機來促進液氦的消耗，經檢測，液氦顯示為82%，但6月15日出現讀數不降反升現象，讀數高至94%，經檢測，發現1個液氦探頭已損壞，更換后，液氦顯示為82%，認為液氦探頭處于正常工作狀態。

2 補充液氦的注意事項

為了保證超導磁共振掃描儀正常工作，必須保證鈮鈦線圈處于超導狀態，即使其置入接近絕對0度的環境，電阻為0，此時只要通上電流，便無損耗，可建立強大而穩定的主磁場。液氦可以為鈮鈦線圈提供接近絕對0度的超導環境，鈮鈦合金線圈浸潤在液氦中，因為液氦具有－268.9℃的低沸點，可用于超低溫冷卻，隨著掃描工作的加大，液氦會不斷的消耗蒸發，因此需要定期補充液氦，保證超導線圈能正常工作[1]。

國內學者宋偉忠[2]、曾瓊新[3]、馬毅[4]等均就液氦補充的注意事項撰寫了相關的文獻，結合他們的觀點及工作中的經驗，補充液氦的注意事項歸納如下：① 根據液氦在機器內的液面高度及時補充；② 保持超導狀態，防止失超，失超會導致機器內液氦大量蒸發，從而使超導線圈燒壞；③ 補充過程中要快速進行，避免或減少“冰堵”，在操作過程中快速插拔加充管，否則大量常溫空氣會進入機器內，使之在低溫下結冰，產生冰堵；④ 適當的控制壓力，在補充液氦時，開始要慢一些，充加一段時間后再加大壓力，可減少液氦的損失；⑤ 液氦補充完后，要讓機器內的液氦面穩定一段時間后，再勵磁；⑥ 及時清洗冷頭，必要時及時更換油濾器、吸附器；⑦ 戴防護手套，防止低溫液氦所致凍灼傷；⑧ 補充液氦時需開啟空調等通風設施，防止液氦急性蒸發而產生氦氣，造成缺氧而窒息。

3 維護液氦探頭的經驗與教訓

工程師多次對液氦顯示故障進行檢測未能明確原因可能是由于：① 考慮到我院僅有1臺磁共振，勉強應付大量日常病人的檢查，不想停機作全面徹底檢修，因為須停用2～3 周左右。② 國內檢測設備與人才的不足，“冰堵”現象多見于冷卻機，機器運行時出現明顯異常聲音。而探頭“冰堵”現象偶有發生，出現液氦讀數不變的故障十分罕見。該液氦探頭故障經飛利浦總部派出專家攜帶特殊檢測儀器進行檢查，最后根據探頭導線電阻異常而考慮為探頭出現“冰堵”。經切換電流“去冰堵化”處理，探頭導線電阻恢復正常工作，液氦讀數有變動。但“去冰堵化”后的探頭使用壽命較短，僅2個月，液氦讀數便出現“明顯升高”，經檢測后，發現探頭已損壞，須更換。探頭冰堵可能為室溫下補充液氦時操作不當，導致大量常溫空氣進入機器內，使之在低溫下結冰，出現“冰堵”，液氦探頭反應異常，導致讀數異常，如我院所出現的2次液氦讀數不變、1次讀數異常升高的故障現象。

4 總結

液氦水平正常，才能確保磁共振的正常運行。液氦監測系統及時地反映液氦水平。液氦監測系統故障在短期內并不影響MR設備正常工作[5]，所以初期廠家部分維修工程師曾提出“不管讀數問題，定期檢查液氦實際量，及時添加，廠家負責相關責任”的解決方案，但這種方案會帶來很多潛在的風險。維修工作要持之以恒，不能采用治標不治本的方法。

液氦讀數顯示異常，要及時處理。若讀數呈固定狀態或不降反升，要充分考慮探頭導線“冰堵”現象，及時對探頭行“去冰堵化”處理，必要時予以更換。若讀數反常地迅速降低，則首先要考慮是否液氦漏出或水冷機組、壓縮機等冷卻系統故障。

[1]楊博.超導磁共振設備的安全維護與保養[J].中國醫療設備,2011,26(3):126,109.

[2]宋偉忠,尚貴錄,于多.淺淡超導磁共振機器在加充液氦時應注意的幾點問題[J].醫療裝備,2000,13(5):55.

[3]曾瓊新,譚紹恒,鄭君惠.飛利浦超導磁共振成像儀液氦的灌注[J].放射學實踐,2001,16(4):280.

[4]馬毅,劉騰,史磊.超導磁共振低溫制冷系統的原理及維護[J].醫療裝備,2009,13(5):35.

[5]李景志,劉立亞.Siemens impact 1.0MR液氦指示故障檢修及原理分析[J].醫療設備信息,2005,20(1):73.

[6]趙永華,吳新淮.電磁MRI機水冷機故障1例[J].醫療衛生裝備,2006,(1):99.

[7]任艷鴻,蘇重清,曾宏.核磁共振維修與維護的幾點經驗[J].醫療衛生裝備,2006,(9):92-93.