飛利浦NT15磁共振射頻功率放大器的原理及維修

楊華園，王海霞

青州市人民醫(yī)院 (山東青州 262500)

作為一種常見(jiàn)的斷層成像技術(shù)，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)主要借助磁共振現(xiàn)象從人體中得到電磁信號(hào)，進(jìn)而將人體信息重建。該技術(shù)憑借能夠多軸呈現(xiàn)、分辨力高、無(wú)放射性等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在臨床診斷工作中。飛利浦NT15磁共振便是利用該技術(shù)進(jìn)行工作的一種醫(yī)療診斷設(shè)備。其中，射頻功率放大器為MRI的重要部件之一。隨著醫(yī)療技術(shù)水平的提升，人們對(duì)MRI技術(shù)及射頻功率放大器的性能提出了更高的要求。為確保MRI的正常、有效運(yùn)行，提高臨床診斷準(zhǔn)確率，應(yīng)對(duì)射頻功率放大器(radio frequency，RF)的原理及維修方法展開(kāi)探究。

1 原理

在飛利浦NT15磁共振中，采用的是型號(hào)為Model-s21d-64的射頻功率放大器，屬于全自動(dòng)線(xiàn)性放大器，由計(jì)算機(jī)控制。其中，RF將BADS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所產(chǎn)生的射頻信號(hào)(63.870 MHz帶寬500 kHz)放大74 DB，輸出功率最大可達(dá)到25 kW。此RF主要分前置放大器(Preamp)、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、中間級(jí)放大器(IPA)、后級(jí)功率放大器(PA)4級(jí)放大，見(jiàn)圖1。

圖1 RF 4級(jí)放大示意圖

以?huà)呙璨课粚?duì)RF功率需求的不同，可將RF分成High(高)、Mid(中)、Low(低)三種工作模式，即經(jīng)過(guò)4級(jí)放大后，射頻信號(hào)會(huì)被送入磁體中，再由發(fā)射線(xiàn)圈對(duì)人體中的氫質(zhì)子進(jìn)行激勵(lì)，使其產(chǎn)生共振，然后釋放磁共振信號(hào)。從FRXI輸入的射頻信號(hào)進(jìn)入PRE放大器(由三極管T1與T3組成)中，然后由繼電器K2與K3決定其具體的工作模式：K2與K3分別吸合LOW與MID，K2與K3同時(shí)吸合HIGH，見(jiàn)圖1。其中，三極管T1放大倍數(shù)為15 DB，T3放大倍數(shù)為14 DB。射頻信號(hào)經(jīng)前置放大后再進(jìn)入推挽式驅(qū)動(dòng)器SSD(由三極管T5、T6、T7、T8組成)中，輸出的信號(hào)則進(jìn)入SSD功率表中[1]。隨后，SSD功率計(jì)向系統(tǒng)控制單元提供檢測(cè)到的反射波以及前向波。IPA中間放大器的組成部分包括模式選擇繼電器K502與K1，金屬三極管，以及輸入與輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，其中3CX800A7的放大倍數(shù)為13 DB，屬于柵極接地真空三極管放大器，并且IPA不論哪種工作模式均始終處于工作狀態(tài)。PA放大電路的組成部分包括旁路繼電器K505與K502、PA三極管，以及匹配網(wǎng)絡(luò)，RF的輸出經(jīng)匹配版被送至功率表調(diào)制單元，繼電器K503與K504在維修時(shí)會(huì)吸合，將RF的輸出FRX2切斷，當(dāng)繼電器K503與K504不吸合時(shí)，RF輸出會(huì)進(jìn)入到磁體的反射線(xiàn)圈中。其中，PA控制板會(huì)控制PA放大器的控制信號(hào)與偏置電壓，對(duì)PA工作狀態(tài)也會(huì)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常，會(huì)立即采取保護(hù)動(dòng)作。

2 故障維修

作為功率高達(dá)25 kW的大功率放大器，RF在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生不少熱量，在對(duì)其進(jìn)行維修時(shí)，應(yīng)做好除塵工作，并定期更換過(guò)濾器，特別是IPA一直處于工作狀態(tài)中，因而RF的一項(xiàng)常用耗材即為IPA三極管[2]。當(dāng)RF發(fā)生錯(cuò)誤且LCD顯示IPA BIAS LOW時(shí)，應(yīng)將IPA管換掉。更換與調(diào)試的方法：(1)將RF的電源先關(guān)掉，將電源線(xiàn)拔出后等待5 min，讓機(jī)內(nèi)的電容放電；(2)維修人員在工作時(shí)，手腕應(yīng)接地，以免設(shè)備受到靜電的破壞；(3)將前蓋與頂蓋移走；(4)將PA DECK的鎖緊螺釘松開(kāi)，沿滑道將其完全拖出，使之充分暴露，然后卸下底蓋，暴露IPA管子；(5)用1根接地線(xiàn)放掉IPA陽(yáng)極上殘余的高壓；(6)將IPA管子上的加固套取下，然后采用Eimac公司生產(chǎn)的專(zhuān)用工具取下IPA管子，待裝好新的管子后，將RF的輸入Frx1與輸出Frx2拔掉；(7)將RF的電源打開(kāi)，等6 min讓燈絲預(yù)熱，將Local鍵壓下，綠色指示燈變亮，然后將Opeart鍵、Menu鍵壓下，借助上下箭頭進(jìn)入Set bais on的狀態(tài)中。此時(shí)，Opeart指示燈熄滅，RF自動(dòng)進(jìn)入到等待狀態(tài)。在液晶屏幕LCD上，能夠見(jiàn)到IPA偏置電流為190 mA，高于標(biāo)準(zhǔn)150 mA，然后根據(jù)說(shuō)明書(shū)對(duì)PA控制版上的S2數(shù)碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)整，降低偏置電流至165 mA。待LCD自動(dòng)顯示OK時(shí)，將光標(biāo)移動(dòng)至DONE的狀態(tài)，將ENT及Local鍵壓下后退出本地控制狀態(tài)。

3 總結(jié)

綜上所述，只要對(duì)飛利浦NT15磁共振RF的工作原理及基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分了解，并且在故障發(fā)生時(shí)，根據(jù)故障現(xiàn)象分析原因，進(jìn)行精心調(diào)整與修復(fù)，可確保整個(gè)磁共振系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。