1.5T超导静音MRI场地屏蔽优化设计及进场方案

张梦

北京医院 国家老年医学中心 医学工程科，北京 100730

1.5T超导静音MRI场地屏蔽优化设计及进场方案

张梦

北京医院 国家老年医学中心 医学工程科，北京 100730

本文介绍了我院新购置的1.5T磁共振成像设备的场地屏蔽优化设计方案，通过优化设计对对水冷系统、空调系统及其室外机系统进行安置，并根据场地的特殊性采用特别方案吊装磁体进场，设计计算出优化方案完成装机任务。

铁磁屏蔽；磁共振设备；优化设计；水冷系统

0 引言

我院购置一台1.5T 磁共振设备，在进行设备入场以及装机之前，须对磁共振设备场地进行优化设计。磁共振设备的基本原理是当人体进入设备产生的静磁场后，这时施加一个射频脉冲，人体内氢原子发生偏转吸收能量，这时射频脉冲停止，弛豫过程开始，释放所吸收能量同时产生磁共振信号，通过信号接收系统，将得到的信号进行加权处理，根据人体不同组织的弛豫特点进行成像分析[1]。为了保证磁共振设备励磁后产生的静磁场以及施加射频脉冲后不受外界干扰的同时也不对外界设备、人体产生干扰，为医护人员提供环境保护场所，保证成像质量，在设备安装之前，须对场地和屏蔽方案进行计算和优化设计。当设备励磁完成后，为避免造成人身伤害，携带心脏起搏器、生物刺激器以及植入金属物的病人禁止进入磁场强度＞0.5 mT的强磁场区域，任何铁磁性物质禁止进入磁体间，以免造成人员伤害或设备损坏[2]。

1 场地设计标准

磁屏蔽标准依照GB12190-2006《电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法》及美国军标MIL-STD-285，选择施工的单位应具有国家相关屏蔽（医用）资质[3]；最后参与检测的单位须由具有国家授权测试报告资质的第三方承担；屏蔽指标为10～100 MHz≥100 dB（最终测试）；屏蔽材料选择硅钢板作为铁磁屏蔽材料，紫铜板作为射频屏蔽材料，严禁使用具有磁性的材料作为屏蔽材料；屏蔽室壳体绝缘电阻值为1000 Ω，接地阻值＜2 Ω。

2 屏蔽方案

由于磁体间及设备间是由两间医生办公室打通后改建而成，并不是在楼体建造之初就设计为放置磁共振设备。所以，需要改造的地方很多。首先，需要将墙壁粉刷平整，拆除室内所有电线、水管以及有隐患的物体。磁体间和设备间地面设计成整体预留到-0.100 m，此处地面要求平整光洁，需等到地面完全干燥以后做一次2～4 mm的SBS（Styrene-Butadiene-Styrene）改性沥青防水双层防潮隔水处理[4]，防水处理的四周要到墙面700 mm处，做到这个高度是为了防止春夏季墙面返潮。此时磁体间和设备间是打通连贯的，还没有竖起隔断，第一次的防水处理是贯通设备间和磁体间统一铺设的。为了保证地面的平整度，SBS防水处理应采取拼缝以保证回填混凝土时水不会渗漏到地下，每次防水处理都要这样做。

等防水涂层干燥后，在地面及天花板上铺设铁磁屏蔽材料，从磁体间一直铺到设备间。在地面将铁磁屏蔽材料硅钢板一层一层重叠摆放；在天花板上，用轻钢龙骨做吊顶，一层层摆放硅钢板，上下厚度都要求到达5 mm[5]。

铁磁屏蔽完成后，竖起隔开磁体间与设备间的隔断，在隔断上面开好失超管、紧急排风、传导板、系统柜、送风、回风等预留洞。由于设备间紧急排风系统和失超管的出口从原储片室和隔壁3.0T MR的设备间顶棚通过，所以需在此处墙上开好失超管、紧急排风管的风道预留洞。

两间屋子分别做第二次SBS防水处理，此次防水要做到墙高50 mm处。防水涂层干燥后在磁体间铺设PVC绝缘板。在绝缘板上及墙体四周铺设铜板作为射频屏蔽，之后进行第三次防水处理。

通过计算楼体的钢筋含铁量对磁共振设备造成的影响，根据楼板-100 mm处的钢筋含量（50 kg/m2），为了达到不影响磁体成像的效果，磁体需要上抬至少160 mm。磁体承重基座在-0.100 m处需满足能够承受7 t的1.5T的磁体重量，基座不能含有任何有磁性的金属材料，采用砼的抗压强度为30、标号为C30的水泥来建造承重基座。要求做到随做随抹，保证地面平整光洁，误差不超过±5 mm。最后，根据设计留好电缆槽，在地面混凝土达到基本强度后进行室内装修。磁体间和设备间墙壁、吊顶、地面装饰，安装照明插座，安装观察窗。

3 设备间设计

设备间最终地面为正负零，在正负零以上做250 mm高的抗静电地板。在设备间主要放置水冷系统、空调系统、配电柜、梯度柜、系统柜、氦压机、稳压柜。为保证配电柜、稳压柜、梯度柜等较重的设备柜摆放的稳定性和安全性，应在静电地板下面安放支撑角铁支架，选用50 cm×50 cm×5 cm的角钢焊接，外涂防锈漆。

水冷系统的主要作用是为梯度线圈和液氦压缩机进行冷却。室外机放置在CT室外搭建的5 m高平台上面，四角由螺栓固定防止由于共振发生的移动。为保证室外水冷机组正常制冷和通风散热，在其周围1.5 m范围内不得再安装其他机房空调或普通民用空调的室外机组，并保证上方有2 m空间[6]。空调系统主要采用下送风、上回风的风冷进行制冷。室外机放置在二层窗台外搭设的架子上面。

4 配电安全

系统电源采用符合国家规范标准的供电制式，电压为380 V，最大偏差不得超过±10%,频率为50 Hz,最大偏差不得超过±3 Hz。相间电压间的最大偏差不得超过最小相电压的2%[7]。设备最大瞬时功率为54.4 kVA（平均持续时间大于5 s），平均功率为29 kVA，功率因数为0.9，使用的最小过电流保护器的额定电流为150 A。设备使用专线供电，采用容量为75 kVA专用变压器将三相线标明相序后与N、PE线一并引入配电柜。进线电缆采用多股铜芯线，接入柜内为额定电流为150 A的断路器，电缆颜色和断路器均符合标准电气安装手册的规定[8]。配电柜还具备防开盖锁定功能，确保了电气安全作业。配电柜的紧急断电按钮安装在操作台旁的墙上，便于操作人员在发生紧急情况时切断系统电源。

5 磁体进场

由于我院核磁室在诊疗楼二层，磁体须由25 t吊车吊到二层，将二层玻璃平台拆除，安装3.5×3.5 m2，承重达到8 t以上的脚手架平台。平台上方铺设好钢板、竹胶板，平台保持与进口持平。磁体进入楼内后，在地面铺设竹胶板对地面进行保护。将磁体吊至脚手架平台上方，使用专用移机工具将磁体移至磁体间。

6 结束语

目前，我院1.5T超静音磁共振设备已经基本上圆满安装完毕，依据我院场地和周围环境的特殊性采用因地制宜的方法，在安装的过程中对最初的设计方案进行了多次的修正和优化，最后得到了良好的屏蔽测试结果。但是还存在着一些不足之处，由于磁体抬高160 mm导致磁体间地面标高不一致，有可能会影响到后期的维修工作，也可能给病人、医护人员带来摔伤、绊倒等隐患。因此在台阶边缘设置显眼的警示标志，并有专人在检查时照看病人安全，避免造成意外伤害。

[1]丁冠文.核磁共振原理及典型故障维修分析[J].科技与企业,2015,(15):45-46.

[2]杨博.医院核磁机房建设注意要点[J].医疗装备,2010,(11):25-26.

[3]何洪林,赵育新,吴昌爽,等.医用磁共振设备机房的设计布局及屏蔽效能检测[J].医疗卫生装备,2012,(5):66-67.

[4]卢爱国,张金葆,刘宇静,等.浅谈医学影像设备机房的设计[J].中国医疗设备,2014,(12):147-149.

[5]李朝伟,贺建林,姚翔.医院磁共振机房的屏蔽原理和设计原则[J].中国医学装备,2012,(1):125-126.

[6]王辉林,黄昌永,马彪,等.超导核磁共振水冷系统的工作原理及维护保养[J].中国医疗设备,2012,(1):75-76.

[7]姜骁,杨群堂.浅谈核磁共振机房的建设要求[J].中国卫生产业,2014,(6):175-176.

[8]孙继江,何晓彬,步岩生.3.0T高场强核磁共振设备机房布局及施工准备[J].中国医学装备,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

作者邮箱：38152111@qq.com