经颅磁刺激仪的维护与检修探讨

杨健

【摘要】经颅磁刺激仪在临床上被广泛应用于脑瘫、抑郁症、癫痫病、偏头痛、老年痴呆及精神分裂症等疾病的诊断中，该检测方式具有无损、无痛以及无创等特点，疾病诊断准确率较高，在广大患者中有着较高的接受度。当前，经颅磁刺激技术在国内诸多医院中获得了日益广泛的应用，但是关于经颅磁刺激治疗仪器的维修资料较少。本文就经颅磁刺激治疗仪器工作原理以及故障检修、日常维护等进行总结和探讨以供同行进行参考，现综述如下。

【关键词】经颅磁刺激仪；维护；检修

【中图分类号】R318.6 【文献标识码】A 【文章编号】2096-5249（2021）04-0190-02

经颅磁刺激通过瞬变脉冲磁场穿过颅骨，使大脑皮质神经细胞膜电位获得改变并生成电流，从而可对神经电活动以及脑组织代谢产生影响，对运动皮质非侵入性刺激具有无痛、无创以及安全等特点[1-2]。作为常规电生理学检查方法被广泛用于皮质延髓通路以及皮质脊髓通路功能整合的评价中。近年来，经颅磁刺激不但被应用于大脑皮质中，在脑干、神经根等几乎所有传统电刺激部位均有着广泛应用[3]。因此，确保经颅磁刺激仪性能完好并能够正常运转有重要价值。本文探究经颅磁刺激治疗仪的维护以及检修等相关问题进行如下分析。

1 经颅磁刺激仪的结构与工作原理

经颅磁刺激基本工作原理為在患者头皮特定部位放置绝缘线圈，对与线圈接通电容器进行快速关断及导通等方式，可使高强度脉冲电流于线圈中产生且线圈周围可产生一个短暂有力的脉冲磁场，穿过皮肤以及软组织和颅骨即可于患者脑组织中生成感应电流，若感应电流超出神经组织兴奋阈值则可使得神经细胞去极化，诱发电位及生理效应随之产生，既能够引发暂时性的大脑功能抑制和兴奋，同时也可引发长时程的皮质可塑性调节[4]。当前，诸多研究及临床应用结果均表明，经颅磁刺激治疗在癫痫、脑卒中、慢性疼痛、抑郁症以及精神分裂症、帕金森病等多种病症的治疗中均有着确切的疗效。此外，对于治疗酒瘾、烟瘾以及毒瘾等也有着一定的疗效。经颅磁刺激仪主要组成部分包括产生时变磁场的刺激线圈以及产生快速变化电流的主电路。磁场以磁力线的形式，无创伤地透过皮肤、颅骨而刺激到大脑神经[5]（见图1）。而其工作电路[6]（见图2）主要由变压器T、二极管组合而成的桥式整流电路B、绝缘栅双极型晶体管（IGBT共8 个）Q、大电容C、固态继电器SSR、电感L、可控硅组合而成的控制电路组成。外接的交流市电首先通过变压器T的升压，再通过桥式整流电路B变成直流电，然后通过绝缘栅双极型晶体管Q的控制对大电容C进行充电，充电结束后，绝缘栅双极型晶体管Q断开，控制电路中的可控硅导通，使固态继电器SSR导通，大电容C瞬时快速放电和电感L形成LC振荡电路，从而产生强大的时变磁场。

经颅磁刺激仪器工作电路模块组成部分包括刺激线圈、主电源模块（主机模块）、软件控制系统、人机交互模块。经颅磁刺激仪的关键部件为刺激线圈，主要作用是发送磁场，由导电铜管线、触发按钮、温度传感器、液体散热管道等组成。根据形状差异可分成锥形、帽形、圆形、椭圆形、长方形、多叶形、V字形及8字形等。在磁刺激治疗时线圈可产生大量热量，因此需要配备冷却模式以使线圈温度得到控制，冷却模式包括液冷、风冷以及自然冷却等。其中，液冷包括线圈内冷、外冷以及油冷和水冷等。主电源模块（主机模块）包括高压储能电容，可控硅组件，保险丝，绝缘栅双极型晶体管，主模块控制板，水泥电阻，状态指示灯等。主要功能为高压储能电容充放电，包括电源滤波，功率因素调节，主电源升压，高压控制，液体散热。软件控制系统包含病人信息管理系统，可查看病人的基础信息和就诊信息。主要功能为对主机的启动自检，对主机重要部件运行状态的监控和保护，自动待机。人机交互模块可显示仪器工作状态，可对工作模式，输出强度、频率，间歇时间，输出时间，刺激序列的编程。

2 经颅磁刺激仪的故障检修

2.1 故障现象及检修情况分析

2.1.1 诊断原因：打开磁场刺激仪（依瑞德CCY-Ⅰ型）电源开关，电源灯（黄灯）有亮，打开操作终端软件后启动电源（绿灯）有亮，设备开机正常；打开操作软件运行仪器发现线圈拍无磁场输出，没触发声音并且伴随一股焦糊味。

故障处理及分析：磁场刺激仪的工作是由储能电容向刺激线圈快速放电生成强度>1.5 T的脉冲磁场，该设备可正常开启无触发输出并且内部出现焦糊味为主电源故障的表现；设备断电打开机箱外壳，从电源供电功率方向一一检测。（1）脉冲电源（大电容）用万用表200 uf档位，测量脉冲电容容值，标准的脉冲电容容值在140 uf（容量偏差±5 %）实测结果为142.9 uf；（2）检测主模块上的32 A保险通断，实测结果为通；（3）观察20 w1k水泥电阻（两个）发热情况，发现一侧水泥电阻严重发热，包裹电阻胶套融化发出焦糊味，用万用表测阻值，水泥电阻未损坏；（4）检测IGBT（场管）八个，用万用表测其对应的引脚是否有导通，未发现损坏情况；（5）检测pfc模块（两个），观察模块工作指示灯（红灯）一侧未亮起，标准指示灯为两灯常亮；检测模块保险通断，左侧10 A，250 V保险丝不通。通过检测推断为pfc模块故障导致设备运行异常。

处理方案及结果：更换pfc模块损坏的10 A，250 V保险丝，开启设备后观察该模块工作指示灯（红灯）两个常亮，空载运行设备后线圈拍处输出正常，水泥电阻未热、无焦糊味，设备运行正常。

2.1.2 诊断原因：临床使用过程中仪器自动停机并弹出告警代码（0000100000），该代码为刺激线圈温度警告并且线圈拍有明显发热迹象。

故障处理及分析：磁场刺激仪可以正常启动，线圈拍有磁场输出刺激声音无异响，仪器故障弹窗报警并自动停机；可以排除磁场刺激仪主模板与控制板故障，推断此次为冷却系统故障，可能导致的原因为：冷却循环模块故障，冷却循环管路破损液体泄漏，线圈拍管路堵塞。（1）仪器断电，打开机箱检查管路是否破损，仪器上是否有液体遗留痕迹；（2）将刺激线圈拍的波纹管逆时针旋开，观测管内是否有异物堵塞；仪器通电打开电源开关启动设备电源，开启仪器背后排液开关20秒并查看冷却液是否顺利回流至液体存储盒，观察管路是否漏液堵塞；冷却液回到储存盒且管内无残留说明管路无问题；（3）检测冷却循环系统。启动设备，打开处方添加降温模式：程序程控刺激—刺激强度1 %—刺激频率1 HZ—刺激时间1 s—间歇时间19 s—运行时间10 min只是冷却循环系统运行，刺激拍无声音。查看冷却系统是否运作，冷却液是否回到线圈拍管路，若运行后发现冷却液未回到线圈拍，冷却循环系统冷却泵未正常启动工作。

处理方案及结果：联系厂商购入新泵，更换损坏部件后启动仪器进行空载运行，线圈拍温度稳定至20～30 ℃，仪器恢复正常运行。

3 经颅磁刺激仪日常维护

（1）应用含有异丙醇或者中性清潔剂的抹布定期对仪器与配件表面进行清洁及消毒，注意不可对刺激线圈实施高压、高温消毒，同时应避免体液污染刺激线圈[7]；（2）在用经颅磁刺激仪前必须确保证连接线缆接口牢固且刺激线圈完全干燥，检查仪器各个部件，特别是线圈线缆接口是否存在腐蚀或者破损等迹象。在高压状态下长时间连续工作容易导致电击腐蚀，一旦发现此类异常现象需要立即停用仪器并在对受损部件进行更换或者修复后方可再次使用仪器，以免仪器损坏或者诱发医疗事故[8]；（3）治疗过程中对刺激线圈工作温度出现过高等现象加强关注，患者治疗间隙应确保刺激线圈冷却时间充足，防止长时间刺激线圈在过热状态下工作而受损；（4）定期进行仪器各个部件检修，明确冷却出风口是否出现堵塞等现象，及时将堵塞异物及灰尘清理干净；（5）确保仪器设备在良好的环境下工作，环境湿度保持33～75 %，温度5～35 ℃，确保仪器设备所处环境无易燃、易爆气体，无腐蚀性及粉尘[9]。

4 结语

经颅磁刺激技术乃医学及电磁学结合的典范，刺激模式包括双脉冲经颅磁刺激、单脉冲经颅磁刺激以及重复性经颅磁刺激。第一台经颅磁刺激治疗仪于1985年由Barker等研发而成，受技术条件的限制，该治疗仪仅能够进行单脉冲冲击治疗。近年来，脉冲宽度可调控经颅磁刺激仪器在临床上应用日益广泛，并将经颅磁刺激仪的研制与开发推向了新的阶段。

经颅磁刺激技术属于能量转换技术。工作过程中，经颅磁刺激治疗仪将电能转化为磁能后再将磁能转化为电能，能量相互转化过程中涉及刺激线圈、能量释放电路以及储能电容等多个关键部分。随着医学水平的不断发展，医疗设备不断更新换代的同时，精密程度和集成程度越来越高，也会产生各种各样的故障，不但影响医院的经济效益和社会效益，甚至可能产生医疗事故。

由于经颅磁刺激治疗仪等医疗设备具有电路板结构复杂以及集成度高等特点，生产商通常不向用户提供详细的维修技术资料，一旦仪器设备出现故障，医院通常面临较高的维修难度。医院医疗器械工程师需通过各种有效的信息途径掌握仪器维修的相关信息和资料，熟练掌握仪器设备的工作原理，然后对发生故障的具体部件进行排查和分析，及时检出故障发生原因。在进行故障排查过程中必须对高压是否泄放等做出准确判断以保证维修过程的安全性。同时还可尝试参考仪器故障部件电路板画出线路图，有助于器械工程师对故障点做出准确而清晰的判断，及时联系厂商更换特殊定制的配件，替换修复受损通用集成电路模块或者普通元件，尽可能排除各类可能导致仪器设备发生故障的相关因素，确保仪器设备及早恢复正常运行，为更多脑功能障碍患者提供有效的治疗干预措施，促进其病情及预后改善[10]。

参考文献

[1] 杨春林，蒋振洲，吴书峰，等.便携式经颅磁刺激仪的技术进展[J].中国医疗设备，2016，（1）：13-15，20.

[2] 祝永俊，刘登堂.深部经颅磁刺激在精神疾病中的研究进展[J].神经疾病与精神卫生，2020，20（5）：360-364.

[3] 许东滨，梁明辉，林悦铭，等.经颅磁刺激仪的应用及关键技术[J].医疗装备，2018，31（15）：195-197.

[4] 母其文.交互式径路磁刺激功能磁共振成像技术进展述评[J].世界复合医学，2015，1（10）：20-23.

[5] YRD经颅磁刺激仪临床指导手册[M].武汉：武汉依瑞德医疗设备新技术有限公司，2012.

[6] 何传红，何为.经颅磁刺激仪的研制[ J ] .华北电力大学学报，2002，29（z1）：204-205.

[7] 李帅，张恺，林雨，等.导航径路磁刺激定位手功能区初步研究[J].中国现代神经疾病杂志，2016，21（16）：522-526.

[8] 李江涛，郑敏军，曹辉.经颅磁刺激技术的研究进展[J].高电压技术，2016，42（4）：1168-1178.

[9] 杨春林.便携式径路磁刺激系统设计与研究[D].秦皇岛：燕山大学，2016.

[10] 左金鑫.经颅磁刺激仪器电源系统的研究与优化设计[D].武汉：华中科技大学，2018.