冷却系统导致磁共振故障及维修路径解析

兰州市第一人民医院设备科 （甘肃 兰州 730050）

内容提要：磁共振成像（MRI）系统是一种广泛应用于临床的大型医疗诊断设备，大、中型医院均有配备。MRI系统共有2部分组成，简单来说就是硬件与软件，无论哪一部分产生故障，整个系统均无法运行。对于核磁共振设备而言，如果想要让设备的超导线圈超导性和梯度线圈都能够正常运行，就必须让其处于温度较低的冷却环境中，例如近年来应用最为广泛的4K冷头，可以让超导线圈的温度降低至-269.15°C，但是其在降温过程当中也会产出一定量的热量，需要经由一些有效方式导出热量，所以，冷却系统是确保整个设备能够正常运行和使用关键。冷却系统引发的故障是磁共振设备极为常见的一类故障，这类故障会导致磁共振停止扫描，影响到设备的使用。基于此，本文分析了冷却系统导致的常见磁共振故障，并对其维修路径进行解析。

磁共振设备是一种高精尖类的医疗设备，其组成包括了磁体、梯度、射频、计算机图像处理及低温保障冷却等多个系统，是当前临床诊断广泛应用的一先进性、科学性医用数字化成像设备，使用时可以通过磁场射频脉冲，于患者体内分布分氢核震动，而且显示出射频信号，为疾病诊断提供信息数据，而冷却系统是磁共振至关重要的组成部分，一旦此系统发生故障，磁共振则无法继续扫描，因此，想要确保磁共振设备的正使用，就必须要确保冷却系统的正常运行。

1.磁共振冷却系统的构成与工作原理

1.1 系统构成

磁共振冷却系统一般采用水冷、氦冷以及冷头三级联冷设计，冷头的功能是通过氦压机输送液氦，依据热力学第二定律原理，将包裹磁体线圈的冷屏维持在较低温度，使磁体线圈保持超导特性；水冷系统的主要功能是降低氦冷系统温度，导出磁体线圈降温产出的热量；降低梯度线圈的温度，导出梯度线圈工作产出的热量[1]。

1.2 冷却系统的工作原理

（1）冷头冷却主要通过3个闭环循环实现，并由热交换器连接，冷头、氦压机24h持续工作，从而将磁体线圈冷却时产出的热量导出。冷水循环系统则主利用热交换器2导出氦循环系统产生的热量，以此冷却氦压机，将液氦挥发量降低最低。氟利昂循环系统则是利用热交换器1，导出冷水循环系统产生的热量，并利用冷凝器导致热量排至室外，以此实现冷却水冷系统的目的。（2）实现梯度线圈冷却同样需要3个闭环循环，并连接热交换器，才能导出梯度线圈工作产出的热量；冷水循环系统经由热交换器3，导出纯水循环系统热量，冷却纯水系统。氟利昂循环系统经由热交换器1，导致冷水循环系统热量，并利用冷凝器导出热量排至室外[2]。

2.磁共振冷却系统的常见故障分析

2.1 循环水不足

在核磁完成装机的各项事宜之前，在水循环管道中存的在未进行排空处理的气泡，导致其持续运行一段时间后，出现循环水不足的问题，这一问题会导致管道内分布的水压持续下降低，诱导水循环系统的水泵停止运行。

2.2 灰尘杂物多

水冷机室外机组的表面存在堆积大量灰尘杂物的现象，且未安排维护人员对这些杂物灰尘进行有效清理，对水冷机制冷的效果产生影响，甚至导致冷头停止运行。此外，短暂性的停电，也可能会导致冷头启动失败，无法正常运行[3]。

2.3 室内温湿度不当导致电路故障

在较短的时间内，如果室内温度出现大幅度或大范围的波动，会在磁体或者是机柜内部的电板上结出一层凝露，进而引发故障。此外，室内的湿度也必须要进行严格的控制，一般维持在35%～80%即可，如果室内湿度长时间持在较高的水平，会导致系统部件更快发生锈蚀，而室内湿度如果长时间过低，则容易造成静电积累，当积累到某个程度，且达到宜放电环境与条件后，电路就容易被静电高压浪涌或者击穿，引发重大故障[4]。

2.4 氦气不足

就冷头和氦气机间的关系分析，其主要是利用呈密闭状态循环管道内部分布的高纯度氦气进行热交换，如果冷头与氦压机循环的氦气压力不足，无法支撑这一运行状态，就会降低冷头的制冷效率，增加磁体液氦的损耗量，因此，必须要详细观察与记录氦气的压力值，一旦压力值到达16～17bar时，应该马上补充高纯度氦气。

3.冷却系统导致的常见磁共振故障维修路径分析

3.1 案例一

设备型号：佳能atlas-x1.5T磁共振。

故障特点分析：观察磁共振的运行状态后发现，于磁体间，无规律性2Hz“噗嗤”征象，此提示音主要提示冷头处于正常运行状态，无此提示音，表示冷头运行存在异常情况，其可能引发的不良情况包括：磁体腔内分布液氦压处于持续上升状态，并开始以缓慢的速度消耗制冷机液氦，甚至可能造成失超问题。

故障原因与排除措施：依据此故障特征，分析导致故障的原因可能是：冷水机发生故障，氦压缩机发生故障或者是冷头本身发生故障，为了确定冷头本身是否存在问题，维修人员可将压缩机上方装设的主电源开关打开，然后关闭开关进行驱动，如果开关由冷头打开驱动，表示冷头运行状态正常，则排除冷头本身的故障因素[5]。检查氦气压缩机，包括温度传感器、保险丝、输入三相电源380V等，若无异常，则可初步排除氦压缩机的故障问题，可重新开启氦压缩机，观察压缩机是否处于运行状态，经检测Supply压力显示为2.1Mpa，Return压力显示为0.5MPa，运行一段时间后，出现停止问题，此外，Over temperature指标灯亮起，触摸压缩机进水管，发现温度偏高，证实水温传感器无异常，表明故障可能来自于冷水机，故全面检查冷水机，发现冷水机的压缩机装置出现高压报警，经过详细检查，发现冷水机的冷凝器翅片较脏，从而导致散热不良，故彻底清洗冷凝器，排除故障，之后启动系统，显示冷头恢复正常运行。

3.2 案例二

设备型号：GE HDxt 1.5T磁共振。

故障特点分析：水冷机发出报警，经仔细观察，管路压力显示下降低状态，表明氟利昂不足。

故障原因与排除措施：对设备维修保养手册进行详细查阅，氟利昂检查时间为1个月前，检查时未发现异常现象，沿管路采用肥皂水进行仔细涂抹，检查出微小的砂眼存在，马上联系厂商售后，经过双方共同确认，存在漏点1个，故选择释放一定量的制冷剂，进行双面点焊，一定要确保点焊密闭性，将空气排除后，补充10～15g的制冷剂，对高低压力进行调整，尝试开机，再次对点焊密闭性进行确认，若风机、压缩机以及启停声音全部恢复至正常状，表示故障已经排除。

3.3 案例三

设备型号：西门子Avanto 1.5T磁共振。

故障特点分析：水循环系统因缺水造成水泵停止运行。

故障原因与排除措施：因水循环不足，导致设备提示报警，应该各个关联部分进行全面排查，如果发现水质比较差，在三级过滤网当中，排于首位的滤芯已显示为黑褐色，二级滤芯也出现明显的褐色变化，同判定为堵塞故障，需要关机，之后将水全部排空，对滤芯进行更换后，再重新给水，重新启动的动作完成后，如果仍存在循环水不足提示，则将排气阀打开，直到有水流出，再进行关机处理，继续上水动作，最终将故障排除[6]。

4.结束语

冷却系统是磁共振设备正常运行的关键，在设备运行过程中工作人员必须详细记录各项关键数据，如核磁水循环系统的进、出压力值参数、液氦含量、氦压机的压力值以及设备内的磁体温湿度等，对发生的各类故障与报警时信息进行详细的记录，同时记录故障发生前后的征象、特点等，为维修人员的故障排除提供更多的信息依据，以便及时找到故障，排除故障，确保设备正常运行与使用。