1.5T超導靜音MRI場地屏蔽優化設計及進場方案

張夢

北京醫院 國家老年醫學中心 醫學工程科，北京 100730

1.5T超導靜音MRI場地屏蔽優化設計及進場方案

張夢

北京醫院 國家老年醫學中心 醫學工程科，北京 100730

本文介紹了我院新購置的1.5T磁共振成像設備的場地屏蔽優化設計方案，通過優化設計對對水冷系統、空調系統及其室外機系統進行安置，并根據場地的特殊性采用特別方案吊裝磁體進場，設計計算出優化方案完成裝機任務。

鐵磁屏蔽；磁共振設備；優化設計；水冷系統

0 引言

我院購置一臺1.5T 磁共振設備，在進行設備入場以及裝機之前，須對磁共振設備場地進行優化設計。磁共振設備的基本原理是當人體進入設備產生的靜磁場后，這時施加一個射頻脈沖，人體內氫原子發生偏轉吸收能量，這時射頻脈沖停止，弛豫過程開始，釋放所吸收能量同時產生磁共振信號，通過信號接收系統，將得到的信號進行加權處理，根據人體不同組織的弛豫特點進行成像分析[1]。為了保證磁共振設備勵磁后產生的靜磁場以及施加射頻脈沖后不受外界干擾的同時也不對外界設備、人體產生干擾，為醫護人員提供環境保護場所，保證成像質量，在設備安裝之前，須對場地和屏蔽方案進行計算和優化設計。當設備勵磁完成后，為避免造成人身傷害，攜帶心臟起搏器、生物刺激器以及植入金屬物的病人禁止進入磁場強度＞0.5 mT的強磁場區域，任何鐵磁性物質禁止進入磁體間，以免造成人員傷害或設備損壞[2]。

1 場地設計標準

磁屏蔽標準依照GB12190-2006《電磁屏蔽室屏蔽效能的測量方法》及美國軍標MIL-STD-285，選擇施工的單位應具有國家相關屏蔽（醫用）資質[3]；最后參與檢測的單位須由具有國家授權測試報告資質的第三方承擔；屏蔽指標為10～100 MHz≥100 dB（最終測試）；屏蔽材料選擇硅鋼板作為鐵磁屏蔽材料，紫銅板作為射頻屏蔽材料，嚴禁使用具有磁性的材料作為屏蔽材料；屏蔽室殼體絕緣電阻值為1000 Ω，接地阻值＜2 Ω。

2 屏蔽方案

由于磁體間及設備間是由兩間醫生辦公室打通后改建而成，并不是在樓體建造之初就設計為放置磁共振設備。所以，需要改造的地方很多。首先，需要將墻壁粉刷平整，拆除室內所有電線、水管以及有隱患的物體。磁體間和設備間地面設計成整體預留到-0.100 m，此處地面要求平整光潔，需等到地面完全干燥以后做一次2～4 mm的SBS（Styrene-Butadiene-Styrene）改性瀝青防水雙層防潮隔水處理[4]，防水處理的四周要到墻面700 mm處，做到這個高度是為了防止春夏季墻面返潮。此時磁體間和設備間是打通連貫的，還沒有豎起隔斷，第一次的防水處理是貫通設備間和磁體間統一鋪設的。為了保證地面的平整度，SBS防水處理應采取拼縫以保證回填混凝土時水不會滲漏到地下，每次防水處理都要這樣做。

等防水涂層干燥后，在地面及天花板上鋪設鐵磁屏蔽材料，從磁體間一直鋪到設備間。在地面將鐵磁屏蔽材料硅鋼板一層一層重疊擺放；在天花板上，用輕鋼龍骨做吊頂，一層層擺放硅鋼板，上下厚度都要求到達5 mm[5]。

鐵磁屏蔽完成后，豎起隔開磁體間與設備間的隔斷，在隔斷上面開好失超管、緊急排風、傳導板、系統柜、送風、回風等預留洞。由于設備間緊急排風系統和失超管的出口從原儲片室和隔壁3.0T MR的設備間頂棚通過，所以需在此處墻上開好失超管、緊急排風管的風道預留洞。

兩間屋子分別做第二次SBS防水處理，此次防水要做到墻高50 mm處。防水涂層干燥后在磁體間鋪設PVC絕緣板。在絕緣板上及墻體四周鋪設銅板作為射頻屏蔽，之后進行第三次防水處理。

通過計算樓體的鋼筋含鐵量對磁共振設備造成的影響，根據樓板-100 mm處的鋼筋含量（50 kg/m2），為了達到不影響磁體成像的效果，磁體需要上抬至少160 mm。磁體承重基座在-0.100 m處需滿足能夠承受7 t的1.5T的磁體重量，基座不能含有任何有磁性的金屬材料，采用砼的抗壓強度為30、標號為C30的水泥來建造承重基座。要求做到隨做隨抹，保證地面平整光潔，誤差不超過±5 mm。最后，根據設計留好電纜槽，在地面混凝土達到基本強度后進行室內裝修。磁體間和設備間墻壁、吊頂、地面裝飾，安裝照明插座，安裝觀察窗。

3 設備間設計

設備間最終地面為正負零，在正負零以上做250 mm高的抗靜電地板。在設備間主要放置水冷系統、空調系統、配電柜、梯度柜、系統柜、氦壓機、穩壓柜。為保證配電柜、穩壓柜、梯度柜等較重的設備柜擺放的穩定性和安全性，應在靜電地板下面安放支撐角鐵支架，選用50 cm×50 cm×5 cm的角鋼焊接，外涂防銹漆。

水冷系統的主要作用是為梯度線圈和液氦壓縮機進行冷卻。室外機放置在CT室外搭建的5 m高平臺上面，四角由螺栓固定防止由于共振發生的移動。為保證室外水冷機組正常制冷和通風散熱，在其周圍1.5 m范圍內不得再安裝其他機房空調或普通民用空調的室外機組，并保證上方有2 m空間[6]。空調系統主要采用下送風、上回風的風冷進行制冷。室外機放置在二層窗臺外搭設的架子上面。

4 配電安全

系統電源采用符合國家規范標準的供電制式，電壓為380 V，最大偏差不得超過±10%,頻率為50 Hz,最大偏差不得超過±3 Hz。相間電壓間的最大偏差不得超過最小相電壓的2%[7]。設備最大瞬時功率為54.4 kVA（平均持續時間大于5 s），平均功率為29 kVA，功率因數為0.9，使用的最小過電流保護器的額定電流為150 A。設備使用專線供電，采用容量為75 kVA專用變壓器將三相線標明相序后與N、PE線一并引入配電柜。進線電纜采用多股銅芯線，接入柜內為額定電流為150 A的斷路器，電纜顏色和斷路器均符合標準電氣安裝手冊的規定[8]。配電柜還具備防開蓋鎖定功能，確保了電氣安全作業。配電柜的緊急斷電按鈕安裝在操作臺旁的墻上，便于操作人員在發生緊急情況時切斷系統電源。

5 磁體進場

由于我院核磁室在診療樓二層，磁體須由25 t吊車吊到二層，將二層玻璃平臺拆除，安裝3.5×3.5 m2，承重達到8 t以上的腳手架平臺。平臺上方鋪設好鋼板、竹膠板，平臺保持與進口持平。磁體進入樓內后，在地面鋪設竹膠板對地面進行保護。將磁體吊至腳手架平臺上方，使用專用移機工具將磁體移至磁體間。

6 結束語

目前，我院1.5T超靜音磁共振設備已經基本上圓滿安裝完畢，依據我院場地和周圍環境的特殊性采用因地制宜的方法，在安裝的過程中對最初的設計方案進行了多次的修正和優化，最后得到了良好的屏蔽測試結果。但是還存在著一些不足之處，由于磁體抬高160 mm導致磁體間地面標高不一致，有可能會影響到后期的維修工作，也可能給病人、醫護人員帶來摔傷、絆倒等隱患。因此在臺階邊緣設置顯眼的警示標志，并有專人在檢查時照看病人安全，避免造成意外傷害。

[1]丁冠文.核磁共振原理及典型故障維修分析[J].科技與企業,2015,(15):45-46.

[2]楊博.醫院核磁機房建設注意要點[J].醫療裝備,2010,(11):25-26.

[3]何洪林,趙育新,吳昌爽,等.醫用磁共振設備機房的設計布局及屏蔽效能檢測[J].醫療衛生裝備,2012,(5):66-67.

[4]盧愛國,張金葆,劉宇靜,等.淺談醫學影像設備機房的設計[J].中國醫療設備,2014,(12):147-149.

[5]李朝偉,賀建林,姚翔.醫院磁共振機房的屏蔽原理和設計原則[J].中國醫學裝備,2012,(1):125-126.

[6]王輝林,黃昌永,馬彪,等.超導核磁共振水冷系統的工作原理及維護保養[J].中國醫療設備,2012,(1):75-76.

[7]姜驍,楊群堂.淺談核磁共振機房的建設要求[J].中國衛生產業,2014,(6):175-176.

[8]孫繼江,何曉彬,步巖生.3.0T高場強核磁共振設備機房布局及施工準備[J].中國醫學裝備,2013,(10):78-79.

Discussion on the Site Shielding Optimization Design and Installation of the 1.5T Superconducting Silent MRI

This paper introduced the optimum design of site shielding for the new 1.5T magnetic resonance imaging system in the hospital. The design was optimized so as to settle and install the water cooling system,air conditioning system and outdoor unit system. And a special method for hoisting magnet was adopted according to the particularity of the site so as to calculate and design an optimum scheme to complete the installation task.

ferromagnetic shielding;magnetic resonance equipment;optimal design;water cooling system

ZHANG Meng
Department of Medical Engineering,National Center For Geriatric Medicine,Beijing Hospital,Beijing 100730,China

R197.39

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.09.047

1674-1633(2016)09-0154-02

2015-12-10

2016-01-11

作者郵箱：38152111@qq.com