醫院核磁共振掃描室照明系統的設計與改造

孫少平，李元俊，楊開泰，李斌

(云南省玉溪市人民醫院醫學工程部，云南玉溪653100)

醫院核磁共振掃描室照明系統的設計與改造

孫少平1，李元俊1，楊開泰2，李斌3

(云南省玉溪市人民醫院醫學工程部，云南玉溪653100)

本文主要針對醫院磁共振掃描室照明系統的故障進行詳細的分析，針對故障現象給出相應的處理方法，保證臨床檢查工作安全、可靠的進行。

磁敏感;照明系統;LED照明;節能;安全

目前，我院1．5T磁共振掃描室所使用的室內照明系統為直流12V/100W的白熾燈泡。在日常使用過程中經常發現燈泡極易損壞，需要經常去更換同型號的燈泡，甚至經常出現照明系統配電箱控制線路的燒毀，嚴重影響臨床檢查工作，并給磁共振室帶來嚴重的安全隱患。

對上述故障現象進行詳細的分析，發現先前使用的燈泡在強磁場環境下容易產生共振，導致燈絲極易斷落。分析得出，由于整個照明系統的各只燈泡之間是并聯狀態，其中一只燈泡損壞，會使電路中其他并聯分支燈泡流過的電流加大，加速了周圍燈泡的損壞，縮短了使用的壽命。同時，由于掃描室照明系統每天長時間工作，燈絲會持續發熱，不斷的升溫達到燈絲熔點就會斷落。我院原磁共振室采用大功率變壓器，長時間的使用會使自身發熱，加之白熾燈燈絲斷落后出現的短路現象會使變壓器燒毀，存在較大的安全隱患。

1 LED照明基本原理及特點

LED(Light-Emitting-Diode中文意思為發光二極管)是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體，它改變了白熾燈鎢絲發光與節能燈三基色粉發光的原理，而采用電場發光。發光二極管是由數層很薄的摻雜半導體材料制成，一層帶過量的電子，另一層因缺乏電子而形成帶正電的“空穴”，當有電流通過時，電子和空穴相互結合并釋放出能量，從而輻射出光芒。與傳統燈泡相比，LED有以下特點:(1)節能、無污染:由于LED是冷光源，半導體照明自身對環境沒有任何污染，與白熾燈、熒光燈相比，節能效率可達到90%以上。同樣亮度下，耗電量僅為普通白熾燈的1/10。(2)安全:LED燈直流驅動，沒有頻閃;沒有紅外和紫外的成分，沒有輻射污染，顯色性高并且具有很強的發光方向性;調光性能好，色溫變化時不會產生視覺誤差;冷光源發熱量低，可以安全觸摸。這些都是白熾燈和日光燈達不到的。(3)可靠:具有更強的抗震性能，超長壽命，無燈絲結構不發熱，正常使用6年以上。

2 磁共振掃描室照明系統要求

磁共振掃描裝置是利用射頻脈沖序列對人體組織進行激勵，再利用檢測線圈接收獲得人體組織質子密度和弛豫等信號，經過計算機圖像處理算法進行相應的計算，從而產生MRI圖像。由于檢測線圈所接收的人體磁共振信號特別容易被外界信號干擾而影響掃描圖像的質量，故為了避免MRI對周圍設備的影響，同時為了避免周圍電子設備對MRI的影響，磁共振掃描室都要進行嚴格的屏蔽。因此，MRI掃描室的照明系統設計就需要特殊的要求:(1)照明亮度要足夠。(2)使用直流電源供電，電壓一般不高于36V，電壓波動應較小。(3)整體線路分布及燈泡選用應安全、可靠且不影響掃描室整體屏蔽效果。

3 磁共振掃描室照明系統設計

3.1 磁共振照明系統現有問題

目前，我院磁共振掃描室中使用的室內照明為直流12V/100W白熾燈泡;有專門的照明配電箱。在日常的使用過程中，發現室內燈泡極易損壞，需要頻繁更換，而且更換過程中，部分燈泡表面溫度很高、變黑。同時，經常會引起配電箱電源控制部分整流橋堆的燒毀，更換過程復雜，不安全。這種狀態嚴重影響了磁共振檢查工作，存在嚴重的安全隱患。同時，由于燈泡自身功率較大，每天使用時間較長，功耗較大，用電量也隨之加大。

3.2 磁共振照明系統設計方案

針對磁共振掃描室照明系統要求，提出以下設計方案:

(1)根據磁共振掃描室整體布局，LED燈泡數量的選擇要考慮到掃描室的面積及高度，盡量選擇功率低，可靠性高，安全節能并且亮度達到要求的LED燈。同時，該LED燈泡內部結構不應影響掃描室整體屏蔽效果。

(2)根據所選燈泡的功率和燈泡兩端電壓值以及燈泡數量，精確計算供電線路總電流及各個LED燈的分電流。

(3)根據電流計算結果選擇合適的直流供電電源系統。整個直流電源應包括交流變壓器、橋式整流電路、濾波電路等。交流變壓器主要是將220V市電根據其繞組組成的線圈轉換為需要的電壓值;橋式整流電路主要是將需要的電壓值轉換為脈動的直流;濾波電路主要是將脈動的直流轉換為最終所需要的穩定的直流，從而供給整個照明系統。

3.3 磁共振照明系統選用材料

3.3.1 光源

采用15只直流12V/12W的LED燈。此LED燈效率高、能耗小，相比傳統白熾燈要節能90%以上;同時無頻閃、無紫外線、不會對人體造成傷害;采用全阻燃PC材料，安全耐用。此LED燈采用鋁基板貼片燈珠，相當于100W白熾燈的亮度，超級節能，同時此燈泡內部無任何電子線路，不會影響磁共振掃描室的整體屏蔽環境。

3.3.2 控制電源

根據所選光源的參數，選用12V/40A全橋式直流電源。該電源具有低噪聲、高效率、壽命長、低功耗等特點，并且具有過壓保護、過流保護等作用。此規格直流電源系統完全滿足照明系統的要求。

4 結果

根據上述設計方案及材料對現有的磁共振掃描室照明系統進行改造，改造后已使用半年，沒有出現燈泡及控制電源系統損壞現象，安全性能得到很大的提高。改造后的照明系統沒有影響掃描室磁場的均勻度以及掃描圖像的質量，效果明顯優于白熾燈照明;同時降低了能耗，提高了室內照明，為醫院節約了更多的能源。

綜上所述，經過一定的改造后，LED照明系統完全適應醫院磁共振掃描室環境的需求，提高了檢查質量，同時具有安全、可靠、節能、耐用的特點，為進一步深入研究LED照明應用打下基礎。

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2014-11-24