超导磁共振制冷系统维护管理研究

张中南

河南省南阳市中心医院磁共振室，河南南阳 473000

现阶段，超导磁共振设备在医疗领域广泛应用，与传统磁共振相比，超导核磁共振设备具有很多优势，其不仅成像速度快、扫面时间短，更具有功能广、覆盖范围大等优点。与此同时，新型设备工作效率高，且诊断更加科学准确。文章分析超导磁共振设备的工作原理，并在此基础上提出超导磁共振制冷系统日常维护措施，旨在进一步提高设备使用效率，进而为医院节省成本，现报道如下。

1 超导磁共振制冷系统工作原理

1.1 超导环境

液氦是超导磁共振主要制冷剂，稳定冷却系统能够创造良好的超导环境，也能够减少液氦挥发，进而减少磁共振设备的运行成本[1-2]。实际上，在理想状态下，超导磁场一旦被建立，一直保持超导线圈处于超低温环境中，就能保证磁场长期存在。要想有效建立超导环境，需使绝热层处于真空状态，后将磁体进行预冷处理，并磁体容器中填满液氦，进而使液氦充满超导线圈。为充分减少液氦蒸发，超导磁共振设备中配备了制冷系统，进而为其提供良好的降温环境。

1.2 制冷原理

超导磁共振制冷系统主要由三部分组成，即冷头、氦压缩机、水冷机组。其中冷头是主要的制冷部件，可为超导磁体提供两级低温，分别为20K、70K，进而在磁体中发挥降温作用，维持液氦、线圈正常工作所需温度[3]。在冷头部件的作用下，液氦能够维持自身压力值，并间接反映出冷头部件的正常工作状态。与此同时，冷头设备类似一个膨胀机，在氦压缩机的作用下，高压低温状态的氦气可在冷头部件位置将周围热量带走，进而实现良好的降温效果。冷头部件的主要材料是丝绸胶木，一级以铜网作为蓄冷材料，二级以铅网作为主要蓄冷材料。当氦气通过冷头设备后，可降低膨胀压力，进而形成低压状态氦气。氦压缩机的压缩作用可提升低压状态氦气压力，同时与水冷机组中冷却水进行换热，并通过吸附器做强化过滤处理，高压低温氦气送回冷头，进而实现氦气在整个系统中的有效循环。

2 超导磁共振制冷系统维护措施

磁共振制冷系统正常工作能够保证梯度线圈一直处于超导状态，也就是说超导磁共振制冷系统实际运行状态决定了磁共振设备的性能。相关人员要在掌握设备制冷系统主要工作原理的基础上，才能在设备发生故障时及时对其进行正确处理。

2.1 预防性维护

医院对医疗设备开展预防性维护，是指在设备出现故障前对设安全性进行评估，并对设备性能进行常规维护，保证设备正常运行。预防性维护管理实际上是一种预见性维修方式，能够将故障后被动维修转变为故障前主动维护管理，进而不断提高超导磁共振设备维护的计划性。同时，预见性维护管理能够提高医院设备管理水平，保证医疗设备正常运行。制冷系统作为磁共振设备主要运行部件，因严格按照预防性维护管理标准来执行，进而及时掌握磁共振设备制冷系统运行状况，保证制冷系统处于最佳工作状态，充分减少维修工作量和成本，延长设备使用寿命。

2.2 系统性检查维护

超导磁共振设备制冷系统预防性维护主要内容包括：外观检查、内部件清洁保养、损坏件维修更换、设备功能常规性检查、设备测试校准、设备运行安全性检查等。

外观检查：查看氦循环、水循环情况，观察封闭循环管路是否发生泄漏，同时观察磁体压力、冷头部件、氦压缩机工作状态。发现系统数值超出正常值范围时，说明制冷系统已经发生故障，应及时查找故障原因，并根据实际情况进行维修处理。

内部件清洁保养：定期对制冷系统中冷水机组的散热器进行冲洗，特别要将春季作为清洁保养的重要时期，这是由于春季杨柳絮、风沙天气较多，易导致设备出现故障[4]。同时，水冷机组中水循环管道腐蚀后可产生一些杂质，导致水流不畅，因此要定期对其进行检查，在做好管道抗腐蚀处理的基础上，也要及时清除管道中装置。

损坏件维修更换：压缩机、冷头部件长期运行，其内部旋转阀、活塞等零部件会不断磨损，导致设备密实性越来越差，进而降低制冷系统工作效率。因此，要定期对内部结构进行检查，发现损坏件要及时更换，不能满足运行要求的部件，要及时进行维修。例如，活塞2年左右就要更换1 次，及时对吸附器进行处理，保证活性炭吸附作用。

设备测试校准：超导磁共振设备管理人员应注意冷头部件运行过程中的所发出的声音，若出现异常声音或无响声，要及时将情况汇报给设备维修人员。超导磁共振设备管理人员应在设备日常开机、关机时对液氦量进行有效记录，并以此为根据计算液氦挥发情况。若发现一段时间内液氦量下降速度异常或过快，要及时查明异常因素，并采取对应解决措施。通常，液氦量下降至60%时，要及时加注液氦[5]。

设备运行安全性检查：定期对设备电稳压电源柜的运行状况进行检查，若超导磁共振设备未安装“UPS”电源，因此若发生意外停电情况，要在通电后立即恢复电力，同时重新开启氦压缩机、冷水机组。为了避免夜间发生停电现象，要为设备安装停电报警装置。

3 结语

超导磁共振设备是医疗临床工作中重要设施，能够为临床诊疗活动提供科学检查结果，因此保证其运行安全性和可靠性具有现实意义。制冷系统作为超导磁共振设备重要组成部分，为其制定良好的维护管理策略，能够快速发现制冷系统存在的故障和问题，进而及时采取有效措施进行解决，使设备恢复运行。同时，对制冷系统进行预防性检查、维护，可充分减少由温度变化而带来的液氦损失，保证设备开机率及患者相关检查工作的顺利实施。超导磁共振设备与小型医疗设备维护不同，其制冷系统的良好维护，与医院经济效益、社会效益紧密相联，因此要严格按照维修保养程序开展管理。医务人员、设备管理人员及维修人员要在实际工作中注意设备细节变化,坚持每天做好设备运行状况记录，做到早发现、早处理，最大程度保证超导磁共振设备的安全运行。

[1]江勇.制冷机直接冷却式小型超导磁体测试装置研制及实验[J].中国科学院研究生院（上海应用物理研究所）,2014,4（1）：263-268.

[2]王辉林,马彪,徐卫峰.超导型磁共振制冷系统的原理及预防性维护[J].医疗装备,2014,21（14）：1956-1958.

[3]周洪吉.MICE 超导磁体冷却降温和失超过程的模拟研究[J].哈尔滨工业大学学报,2013,7（1）：103-107.

[4]陶冶.核磁共振设备日常维修与维护的方法探讨[J].临床医学工程,2014,15（7）：2312-2314.

[5]刘洋,跃进,石晶,等.100kJ/50kW 高温超导磁储能系统在微电网中的应用[J].储能科学与技术,2015,6（9）：498-501.