磁共振射频系统故障分析

曹广明

磁共振射频系统故障分析

曹广明①

射频功率放大器是每台MRI系统所必配的重要部件,它的作用是产生足够大的射频脉冲并将其送到发射线圈以产生射频磁场,使得被检体的氢原子核在磁体内产生核磁共振。它的最大峰值输出功率为5000W。激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的线圈接收，经电子计算机处理获得图像。

磁共振；射频放大器；四极电子管

1 故障现象

Siemens Impact/1.0T磁共振断层扫描仪开机后，计算机自检正常，但RF射频系统Downloading不能完成，在控制台的错误报告中提示射频系统处在Standby off状态，使用主菜单下的System/standby功能不能启动射频系统。

2 故障分析与故障检查

查看设备室环境温度为20 ℃，RF射频柜冷却风扇运转正常，但高压电源HVPS 柜左上方四个LED(Anode Spannung, Anode Strom, ScreenSpannung, Screen Strom)均亮，正常情况下只有Anode Spannung和Screen Spannung的绿色LED亮，右下方电源控制单PSCU D4板的3个LED均灭，正常时3个绿色LED亮，拔下该板上的输入信号RFPA一ON光纤，看到有红色光信号，而输出信号RFPA一Ready光纤无光信号。根据以上现象，参照随机Trouble Shooting Guide书中的射频功率放大器(RFPA)作流程图检查，提示:PSCU D4板正常。

RFPA是由射频放大器(RF AmpliferE6)和高压电源(HVPS E4B)两部分组成。主机电源分配器中的一路220 V AC 为射频放大器供电，另一路三相380 V AC为HVPS供电，并产生10 kV阳极和1.5 kV屏极高压，该高压电源启动时序由PSCU D4板控制。为证实阳极和屏极高压是否正常，先断开电源分配器的F4和F23保险，将HVPS柜背面的RF高压电缆拔出，插入service plug，断开其后的负载即放大器部分，再合上F4和F23保险，观察HVPS(E4B)左上方只有2个绿色LED亮，因此判定高压部分正常，故障在其后的射频放大器(RF Am-plifer E6)部分。该射频放大器是由固态驱动放大器和放大管末端功率放大器两级组成，最大输出10 kw峰值包络功率。驱动放大器接收来自射频信号单元( RFSU)的射频输入信号，其输出信号送给球管末端功率放大器，末端放大器则由放大管和D1，D2，D3三块电路板组成，HVPS产生的1.5 kV屏极高压直接由D1板输送给放大管的屏级，栅极电压由D2 GRIDBI板产生后亦经D1板提供给放大管，并通过RFSU输出的Unblank信号实现RF球管的导通(V-grid = -250VDC)和关断(V-grid= -400 V DC。灯丝电压由D3 FIPS （Filament Power Supply)板提供，另外D3板上有一温度控制开关FCM与冷却风扇连接，风扇有问题使得HVPS柜过热时，FCM自动切断灯丝电路，保护射频放大器。首先取下service plug重新联接高压电缆，测量输入四极电子管的几路电压的情况:在RFPA柜的正面，用万用表直流电压档测D3.X4对D3.X5之间电压为7.5 V，表明放大管灯丝电压正常。在RFPA E6柜的背面上拔下光纤D2.J1 ( RFPA一Unblank)，用万用表直流电压档测D2. X9对D2.X7之间电压为-3.99 V，再用电筒照射D2.J1光纤联结器，模拟Unblank信号，此时测得电压为-2.3 V，栅压正常。各点电压均正常，初步判定是射频放大管(Ell)坏，为了进一步确认是四极电子管的问题，断开F23和F4保险，将RF Amplifer E6柜背面上各电缆拔下，拉出RF Amplifer E6柜，打开上盖板，对四极电子管各管脚放电，然后卸下球管，仔细观察发现四极电子管表面有击穿痕迹。同时联接E6上电缆线，合上F4和F23，进行空载通电试验，观察HVPS上各LED灯显示正常，从而判定是RF球管(Ell)损坏。维修: 四极电子管，按资料说明仔细调整各相关参数后，机器恢复扫描。

3 讨论

3.1 鉴于磁共振RF系统是RF Application System、RF Power Amplifier、RF SignalUnits三个基本部分构成。磁共振开机后完成Downloading及RFAS正常工作是通过FRPA和RFSU的正常工作得以实现，当RFPA, RFSU发生问题时都会出现Downloading失败或Unable to switchunits on/off的提T。根据磁共振RF系统工作原理及RF系统三个基本组成部分的相互关系service plug结合对测试点进行测试以区分故障的大体部分，对磁共振的维护中RF系统的故障多数集中在RFPA。

3.2 该型机器所用射频功率放大管（RF Tube）是由美国瓦里安公司生产的四极电子管，是磁共振射频部分的重要部件，其价格昂贵，标定使用寿命为1～1.5年。我们在实际使用中采取无检查病人时，通过计算机软件控制使RF系统进入Standby off状态，尽可能的减少RF Tube的使用小时数，以延长其使用寿命。此外，保证MR设备所规定的环境温度、温度处在相对恒定状态及定期清洁防尘散热网也是延长RF-Tube使用寿命的重要环节。

[1]高汉宾，张振芳.核磁共振原理与实验技术[M].武汉：武汉大学出版社，2008.

[2]（美）噜克,等.核磁共振成像物理原理和脉冲序列设计[M].曾晓庄,等译.北京：中国医药科技出版社，2007.

[3]熊国欣,李立本.核磁共振成像原理[M].北京：科学出版社，2007.

[4]田建广.生物核磁共振[M].上海：第二军医大学出版社, 2001.

[5]项瑞雄,祖宁先,骆汉生.MR-5002型射频功率放大器几例故障的维修[J].中国医疗器械杂志,2004(1).

Analysis of MRI RF amplification failure

CAO Guang-ming

RF power amplifier is equipped in every MRI system, thus it will be an important component. Its role is to generate enough RF pulses that are brought into the transmitting coil to generate radio frequency magnetic field so that the hydrogen nuclei are samples producing in vivo magnetic resonance magnetic. Its maximum peak output power is 5000W. Excited hydrogen nuclei in the human body can cause resonance of hydrogen nuclei and absorption of energy. After the cessation of the RF pulse, hydrogen nuclei produce a specific radio frequency signal, and will absorb the energy released.. Then it is received by coil in vitro and treated by computer image processing.

Magnetic resonance; Radio frequency amplifier; Four-pole tube

1672-8270(2010)06-0056-02

TH 772

B

曹广明,男，(1965- ),大专学历，主管技师。现就职于吉林市中心医院器械科，从事医疗器械维修工作。

2010-03-08

①吉林市中心医院器械科 吉林 吉林 132011

China Medical Equipment,2010,7(6):56-57.

[First-author's address]Department of Medical Equipment Management, Jilin Central Hospital, Jilin 132011, China.