飞利浦NT15磁共振射频功率放大器的原理及维修

2019-05-20杨华园王海霞

医疗装备 2019年8期

杨华园，王海霞

青州市人民医院 (山东青州 262500)

作为一种常见的断层成像技术，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)主要借助磁共振现象从人体中得到电磁信号，进而将人体信息重建。该技术凭借能够多轴呈现、分辨力高、无放射性等优势，被广泛应用在临床诊断工作中。飞利浦NT15磁共振便是利用该技术进行工作的一种医疗诊断设备。其中，射频功率放大器为MRI的重要部件之一。随着医疗技术水平的提升，人们对MRI技术及射频功率放大器的性能提出了更高的要求。为确保MRI的正常、有效运行，提高临床诊断准确率，应对射频功率放大器(radio frequency，RF)的原理及维修方法展开探究。

1 原理

在飞利浦NT15磁共振中，采用的是型号为Model-s21d-64的射频功率放大器，属于全自动线性放大器，由计算机控制。其中，RF将BADS数据采集系统所产生的射频信号(63.870 MHz带宽500 kHz)放大74 DB，输出功率最大可达到25 kW。此RF主要分前置放大器(Preamp)、固态驱动器(SSD)、中间级放大器(IPA)、后级功率放大器(PA)4级放大，见图1。

图1 RF 4级放大示意图

以扫描部位对RF功率需求的不同，可将RF分成High(高)、Mid(中)、Low(低)三种工作模式，即经过4级放大后，射频信号会被送入磁体中，再由发射线圈对人体中的氢质子进行激励，使其产生共振，然后释放磁共振信号。从FRXI输入的射频信号进入PRE放大器(由三极管T1与T3组成)中，然后由继电器K2与K3决定其具体的工作模式：K2与K3分别吸合LOW与MID，K2与K3同时吸合HIGH，见图1。其中，三极管T1放大倍数为15 DB，T3放大倍数为14 DB。射频信号经前置放大后再进入推挽式驱动器SSD(由三极管T5、T6、T7、T8组成)中，输出的信号则进入SSD功率表中[1]。随后，SSD功率计向系统控制单元提供检测到的反射波以及前向波。IPA中间放大器的组成部分包括模式选择继电器K502与K1，金属三极管，以及输入与输出匹配网络，其中3CX800A7的放大倍数为13 DB，属于栅极接地真空三极管放大器，并且IPA不论哪种工作模式均始终处于工作状态。PA放大电路的组成部分包括旁路继电器K505与K502、PA三极管，以及匹配网络，RF的输出经匹配版被送至功率表调制单元，继电器K503与K504在维修时会吸合，将RF的输出FRX2切断，当继电器K503与K504不吸合时，RF输出会进入到磁体的反射线圈中。其中，PA控制板会控制PA放大器的控制信号与偏置电压，对PA工作状态也会监控，一旦发现异常，会立即采取保护动作。

2 故障维修

作为功率高达25 kW的大功率放大器，RF在工作时会产生不少热量，在对其进行维修时，应做好除尘工作，并定期更换过滤器，特别是IPA一直处于工作状态中，因而RF的一项常用耗材即为IPA三极管[2]。当RF发生错误且LCD显示IPA BIAS LOW时，应将IPA管换掉。更换与调试的方法：(1)将RF的电源先关掉，将电源线拔出后等待5 min，让机内的电容放电；(2)维修人员在工作时，手腕应接地，以免设备受到静电的破坏；(3)将前盖与顶盖移走；(4)将PA DECK的锁紧螺钉松开，沿滑道将其完全拖出，使之充分暴露，然后卸下底盖，暴露IPA管子；(5)用1根接地线放掉IPA阳极上残余的高压；(6)将IPA管子上的加固套取下，然后采用Eimac公司生产的专用工具取下IPA管子，待装好新的管子后，将RF的输入Frx1与输出Frx2拔掉；(7)将RF的电源打开，等6 min让灯丝预热，将Local键压下，绿色指示灯变亮，然后将Opeart键、Menu键压下，借助上下箭头进入Set bais on的状态中。此时，Opeart指示灯熄灭，RF自动进入到等待状态。在液晶屏幕LCD上，能够见到IPA偏置电流为190 mA，高于标准150 mA，然后根据说明书对PA控制版上的S2数码开关进行调整，降低偏置电流至165 mA。待LCD自动显示OK时，将光标移动至DONE的状态，将ENT及Local键压下后退出本地控制状态。