医用磁共振常见故障分类统计及维修策略分析

上海市第六人民医院，上海 200233

引言

医用磁共振设备具有多方向、多参数成像的特性，能直接做横断、冠状、矢状和任意切面的影像[1]，同时对软组织分辨力强，因此磁共振设备在各级医院的普及性越来越高，如今已成为医院影像检查及诊断的核心设备。另外，磁共振成像技术的临床应用为临床诊断提供丰富诊断依据的同时也为医院创造了良好的效益。实际上，一台磁共振的生命周期一般为8～10年，在这段使用年限里，磁共振结构极其复杂，经常由于各种原因发生多种故障。由于磁共振设备的原理以及构成十分复杂、设备运行覆盖场地也比较大，影响人身安全和设备安全运行的各种因素增多[2]，对该设备的维护保养更加重要。

骨科、内分泌代谢科和心内科是国家重点专科，而我院作为上海市创伤骨科临床医学中心所在地，骨科病人量较大，对影像诊断的要求也较高。为了支撑临床检测需求，我院引进5台磁共振设备，型号和投入使用时间，见表1。

表1 五台磁共振运行情况

1 磁共振常见故障分类统计

对于表1中的5台磁共振设备，由于Skyra和Prisma使用时间较短，因此不计入本次研究。为了直观地统计设备的故障情况，我们统计了另外3台设备2017～2018年发生故障后在修复设备时每台设备更换的备件总数。（备注：研究所得结果仅包括近两年设备更换的硬件备件，发生的没有更换任何备件即解决故障的情况未计入此次统计结果）。对于某台设备某个备件发生备件到货时即为损坏件的情况不做重复统计。表2列出了3台设备更换备件总数的情况。

表2 三台磁共振更换备件的数量（个）

我们将更换的备件分为7类：① 系统，包括滤波器filter box，磁体远程监控RMMU等；② 射频，包括数据采集系统（Data Acquisition System，DAS）、射频放大器、前端射频接口、线圈、线圈插座等；③ 梯度，包括梯度放大器、梯度线圈和高阶匀场等；④ 磁体和水冷，包括磁体、水冷机、压缩机和冷头等；⑤ 计算机系统，包括主机和重建器等；⑥ 扫描床；⑦ 其它附件，例如床垫、绑带、防护耳机等。

以上7大类已经覆盖了所有更换的备件，上述3台设备3年内所有更换的备件归类后每一大类的数量如图1所示。

图1 磁共振更换备件分类统计

由图1可以直观地看到，3台磁共振在两年内发生故障最多的是射频系统，其次是水冷系统、计算机系统和扫描床。尤其是在2017年，Verio和Ingenia的射频系统故障占了整机故障的近2/3。水冷系统和主机系统等的故障率相对低一些。我们针对各个频繁发生故障的子系统进行了故障分析，并提出相应的对策。

2 故障分析及维护对策

2.1 射频系统的主要故障分析和维护对策

2.1.1 故障分析

Verio和两台Ingenia在两年内的总故障数较为稳定，3台设备更换备件最多的都在射频系统，射频系统是磁共振设备的核心，其中谱仪[3]、射频放大器[4]和线圈[5-6]的不断研发和改进是决定整个磁共振成像质量的关键，产生射频系统的通路和原理如图2所示。

图2 射频子系统框图

DAS的发射部分向射频放大器发出指令，放大器发射出特定方向、带宽和持续时间的射频脉冲，通过体线圈发射到人体，由选定的表面线圈接收从人体组织得到的共振信号，表面线圈将信号以模拟或数字的形式返回到DAS，然后传输到重建系统进行重建。

射频系统中常见故障有射频放大器故障、射频发生器损坏、射频最大功率发生漂移、射频电子管损坏、线圈闭合不严、线圈接触不良或受损等，其中线圈的故障最为频繁[7-9]。其中更换数量较多的是膝关节线圈、头线圈和乳腺线圈，此外线圈插座部分也容易发生故障，需要经常清洁，不然会在扫描过程中报错。由于该类设备主要用于头颅和腹部扫描，因此这两个线圈的使用量极大，而且由于不断插拔更换线圈，造成线圈插头的针极其容易变形与折断，造成系统无法识别线圈，不能进行扫描。同时，反复的插拔也造成系统插座损坏，导致接触不良。将Verio和Ingenia的线圈插座口在扫描床上，这一各大厂家所一致采用的设计使更换线圈更为方便，但是线圈接口容易受到污染，需要经常清理才能保证扫描正常进行。

2.1.2 维护对策

在实际使用过程中发现Verio的线圈插座里面经常存留有大量的造影剂，线圈插座极其容易被造影剂等所污染，尤其是在增强扫描时，流出的造影剂会顺着扫描床的凹槽流入插座，甚至有时候会有造影剂直接滴入插座，阻断射频信号通路。针对这个问题，必须经常提醒使用人员在打造影剂的时候注意保护插座，一旦发现有造影剂残留即及时清理，避免造影剂流入床面板上的线圈插座。同时，从2018年开始维护人员开始定期对Verio和Ingenia的插座进行清理，大大降低了因线圈插座污染引起的故障，最终使2018年Verio的射频故障率与2017年相比有明显下降。

针对个别线圈使用量极大，反复插拔线圈造成线圈插头损坏的现象，临床工程师不仅对线圈（包括接口针有无松动，线圈上下部分是否能够完全闭合等）进行定期检查，同时对医技人员也进行了培训，指导其正确连接线圈，注意保护线圈插头。实际上，第一台Ingenia在2018年的射频线圈故障率较2017年下降。作为光纤磁共振的数字化线圈，如果能通过日常维护降低数字化线圈的故障率，就可以节省大量的维修成本。

2.2 水冷系统的主要故障分析和维护对策

2.2.1 故障分析

磁共振设备水冷系统的结构框图如图3所示。

图3 水冷系统框图

3台磁共振设备在2017年度均发生了1～2次水系统的故障导致的设备停机，而且大部分的水冷系统故障集中在6～9月夏季。由于夏季室外温度非常高，室外水冷机发生故障的风险也相对较高，这其中有2次是因为夏季室外水冷的压缩机排风口通风不畅造成回风温度过高室外机停机，而且室内二级水冷故障及压缩机停止工作、磁共振停机、冷头停止工作、液氦挥发。此外，还有个别故障的原因在于室内水冷机的控制电源故障和循环冷却液的泄漏。虽然水冷系统的故障频率远低于射频系统的故障频率，然而一旦发生水循环故障就必然会造成设备停机。

2.2.2 维护对策

对于水冷系统，日常使用时要留意梯度线圈和梯度放大器的两组水冷循环的液面，一旦低于最低液面需要立即加装冷却液，在春夏更替的时间段，气温的不断升高导致水的温度大于规定温度，要查看压缩机两组氟利昂的低压值[10]，添加氟利昂之后如果水的温度依然很高，则要检查水循环的量是否符合预期的标准[11-12]。尤其需要注意夏天，由于室外机故障造成室内二级水冷故障及压缩机停止工作的情况增多，压缩机无法正常运行所带来的后果是冷头的不工作、液氦挥发[13]。因此，提前规划室外机的保养时间，做好第三方室外水冷机的保养工作十分重要[14]。在分析2017年的水冷系统故障之后，我们在2018年5月份夏季到来之前对每一台磁共振进行了室外机的保养，检查压缩机的运行状态，及时清理了压缩机、更换了滤网和风扇，有效避免了该台设备停机（2018年夏季，1台Ingenia没有发生水冷故障，另1台Ingenia操作面板发生故障，未影响到设备的运行）。

2.3 计算机和扫描床的主要故障分析和维护对策

2.3.1 故障分析

计算机系统的故障主要集中在重建计算机。3台设备在两年内都发生过重建计算机故障，Verio是在序列扫描完后重建图像过程中出错，而Ingenia是在开机等待阶段重建计算机与主机连接不上，通常重启重建计算机能够解决问题。

本次研究过程中扫描床部分更换的备件包括主机与床之间的光纤，床的控制盒、限位开关等。主控台通过光纤与扫描床的控制单元连接，由床的控制单元来控制编码器，进行床的上下移动与进出。扫描床及其与外界的连接结构框图如图4所示。

图4 扫描床框图

在本研究中，出现了主机与床之间的光纤被老鼠咬断、主机与床失去通讯、Ingenia床的控制盒电子元器件损坏、Verio床的限位开关卡死等故障现象，导致床无法上下移动。而扫描床发生故障会直接导致整个设备停机。

2.3.2 维护对策

对于主计算机和重建计算机，实行每周主机关机一次的策略，同时每个月清理系统里冗余的日志文件、每周检查主机与重建计算机之间的通讯。

磁共振主机与扫描床等均通过光纤相连接，而这些光纤走天花板上的线架穿过了设备机房或磁体间，使用人员须保证环境的相对整洁，防止光纤被拉断或者老鼠等咬断。同时定期对床进行清理，保养的时候注意给床涂润滑油，以及检查床的限位开关是否正常工作。

3 总结

本文分析了我院3台磁共振设备近两年维修过程中根据故障更换配件的问题，对备件进行了归类分析，射频系统尤其是其中的线圈-插头-插座部位是各个机型发生故障率最高地部件位置，结合设备本身的设计和使用操作的习惯，总结了故障原因提出设备维护策略。希望可以为医技人员和设备管理人员提供参考。除此之外，我们在日常维护、检修过程中要形成一定的规范[15]，注意相关经验的总结和积累，不断提升自身的专业素养[16]，对设备进行全方面、更优质的维护和维修。

随着光纤磁共振的普及，Ingenia CX、Prisma等高档机型投入使用，各大生产厂家在设备研发方面必然会不断做出改进，性能更强图像质量更好，运行也更稳定。作为医工人员，我们有必要监控并了解设备故障及需要常更换的备件，结合日常使用的情况总结可能造成故障甚至停机的原因，及时防患于未然。