GE Signa Excite 1.5 T磁共振成像系统故障维修三例

员伟康，杨芳，张雷廷，尹科，蒋新岳

新疆医科大学附属肿瘤医院 医学工程科，新疆 乌鲁木齐 830000

引言

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）凭借其诸多优点已成为当今医学诊断手段的主要技术[1]，但因其扫描时间较长、患者数量较多，设备常常是满负荷运转，导致其故障率相对较高。且其价格昂贵、构造复杂、维护难度大，给正常的诊疗工作带来诸多不便[2]。我院为肿瘤专科医院，患者数量多，扫描部位范围大，当MRI因故障宕机时，对医院的诊疗活动造成较大影响，同时也会激化医患矛盾。我们临床工程师在MRI发生故障时能及时排除，日常做好维护保障MRI正常运行，对于医院的运行也是十分重要的[3-4]。

本文维修分析对象是GE Signa Excite 1.5 T MRI系统。本文就伪影及收发和处理子系统（Transceiver and Processing Subsystem，TPS）不响应故障的3个案例进行维修分析。伪影和TPS不响应是该设备常见问题，若不及时处理会影响诊断。核磁常见故障主要有梯度系统故障、射频系统故障、扫描床故障、配电设备故障、计算机故障等[5-6]。MRI本身成像过程复杂，软硬件不完善都会产生各种各样的伪影。有些伪影因参数设置不当造成，有些伪影因设备故障引起，其维修难度相对较大[7-8]。关于MRI伪影维修的文献也相对较少；软件报错故障涉及面很广，也不易维修。

1 MRI基本信息及工作原理

MRI主要是运用人体中的氢原子核跟磁场发生相互作用形成信号，再经计算机系统将信号定位并收集，然后经图像处理将信号转化，最终获得磁共振图像。一台MRI设备主要由磁体系统、梯度系统、射频系统、信号采集和图像重建系统、主控计算机及图像显示系统组成，见图1。

图1 MRI设备组成示意图

2 MRI图像GHOST伪影

MRI使用过程中GHOST伪影是最常见的伪影之一，具体的表现是在图像的相位编码方向轴上出现一个或多个重叠的扫描目标图像[9-10]。最常见的GHOST伪影是由于患者身体运动造成的，另外设备硬件出现故障也会导致GHOST伪影出现[11]。

2.1 故障现象

正常扫描后的图像频繁出现GHOST伪影，反复检测排除应用方面及线圈的可能性。具体GHOST伪影图像如图2所示。

图2 GHOST伪影图

2.2 故障分析与排除

设备故障后，工程师根据ERROR LOG报错提示可获得大量设备信息，可有效帮助维修工作，但出现GHOST伪影时往往缺少相关故障提示，也增加了维修难度。与GHOST伪影可能出现的原因和排除过程可按照图3所示进行。

图3 GHOST伪影可能原因和排除过程指导图

首先进行MCR测试，测试通过；进而进行EPT和lvshim测试，也测试通过；而后交换相位和频率方向，发现GHOST伪影方向随之改变；进行梯度诊断，诊断结果失败（图4），判断故障点在梯度系统。

图4 梯度诊断结果

通过查看诊断后的ERROR LOG发现系统提示Y轴出现问题。利用替换法，将Y轴和Z轴的梯度控制板进行交换，再做梯度诊断，系统提示Z轴出现问题，Y轴正常。故障转移，因此判断Y轴的梯度控制板存在问题。仔细检查故障梯度控制板，发现一个35V 1000 uF的电解电容存在问题，出现鼓包现象（图5）。

图5 故障梯度控制板

订购一个梯度控制板，更换后扫描测试，GHOST伪影消失，故障解决。

2.3 故障小结

本例中GHOST伪影是因一个梯度轴梯度控制板故障导致梯度磁场不稳定，进而影响接收的射频信号的相位和频率的稳定性所致。

GHOST伪影维修难度大，涉及组件范围广。工程师要善于运用排除法，将可能出现的故障排除，缩小范围；利用替换法快速确定故障点；合理利用ERROR LOG，GHOST伪影的报错相对少，但通过相关测试，逐步排查，通过测试结果及测试后的ERROR LOG分析故障原因。

3 MRI图像白噪声伪影

白噪声是评价MRI图像质量的一个重要指标[12]。白噪声是一种噪声信号，是梯度工作时，梯度磁场快速切换引起的。白噪声会使图像的信噪比降低，产生伪影，影响图像质量。MRI原理复杂，产生白噪声因素很多，所以在检修故障时要逐步排查，找出故障点[13-14]。

3.1 故障现象

白噪声测试图像中有竖线，见图6。

图6 白噪声测试图像

3.2 故障分析与排除

从图6上可以明显观察到两条线型伪影，初步怀疑是氦管造成的，关闭氦压缩机，并断开其电源，重新扫描，故障现象没有改变。用铜棉花在氦管的传导板上进行填充后扫描，噪声还是存在。继续排查，将磁体间灯、风机、冷头都关闭；将DD线全部拔下；关掉filter电源，分别扫描测试，噪声都会出现。将整个配电箱电源关掉，包括空调、室外机、照明、插座、filter的电源，测试后噪声消失，说明噪声的出现与供电有关。逐个开启配电箱电源，发现当打开操作间电源插座时，噪声就出现。将其关掉，打开其他的电源，噪声消失，于是初步判定噪声与操作间插座有关。锁定目标后，所有插座都不连接，扫描时噪声消失。考虑到操作间有个磁体监控器（Magnet Monitor 3，MM3）当时和电脑供电，需排查是否是由插座打火影响到磁体从而导致噪声出现。插上MM3电源，扫描后噪声出现，还是怀疑插座有问题，更换插座后扫描，问题依旧。将MM3断电，其他插座也连接设备，扫描后没有噪声出现，确定是MM3故障导致伪影出现。将MM3线全部拔下，然后通电扫描，噪声消失，逐根线接上测试，发现接上检测压力的线J8后出现噪声；把其他线接上，只取下J8，噪声消失，因此判定是J8产生的噪声。重新连接传导板及磁体上的线，测试后噪声依旧。查看手册，发现磁体压力检测线与检查冷头温度的线由两根线合并到一根线输出，将二者之间的转接头FJ2重新安装，扫描测试，噪声明显减小，用铜棉花将接头裹好并用胶带包好，扫描测试，噪声消失。

3.3 故障小结

经过一系列故障排查，FJ2接头出现问题导致噪声的产生。MRI的图像会受到很多因素的影响，类似本例，往往一个小的问题，都会导致设备出现故障。临床工程师要熟练掌握设备原理，维修时利用各种维修方法，仔细排查，不放过任何细节，直至故障解决。

4 TPS NOT RESPONDING故障

TPS相关故障是EXCITE系统常见的较复杂的故障，分析排除过程涉及系统信号控制和处理相关的工控机软硬件系统结构，而TPS NOT RESPONDING是其中较常见的一类故障。相较其他TPS相关故障，TPS NOT RESPONDING故障往往因为没有别的错误信息提示，所以排除过程相对复杂。

4.1 故障现象

扫描时发现预扫描失败，信息窗提示“TPS NOT RESPONDING”。做TPS RESET后失败，信息窗提示“do you want to do a cold restart”，重新做整机冷启动。但重启动后进入应用界面信息窗依旧提示“TPS NOT RESPONDING”。

4.2 故障分析与排除

EXCITE系统故障后的系统报错提示对维修有很大的帮助，打开ERROR LOG发现除了提示TPS NOT RESPONDING外，没有其他相关故障提示。

关于TPS故障系统有两个基本的相关检测：① 多代数据采集系统（Multi-Generational Data acquisition，MGD）和远程射频系统（Remote Radio Frequency，RRF）电路板系统测试；② 通过mgd_term命令观察TPS RESET时详细的MGD板级检测信息。

首先在SERVICE菜单下运行MGD board level test，没有发现错误信息；运行MGD data path test，也没有异常，说明MGD模块没有问题。在SERVICE菜单下运行RRF board level test，没有发现错误信息；运行RRF data path test，也没有异常，说明RRF模块没有问题。

接下来打开command窗口运行mgd_term命令，同时进行TPS RESET，观察相关报错信息，发现AGP启动通过，但SCP和APS启动失败，同时APS窗口提示“IRF_INITIALIZED was not detected”。系统提供BYPASS功能，通过系统提供的文本命令如gedit打开mgd_stage文件，屏蔽接口和远程功能（Interface and Remote Functions，IRF）板后运行TPS RESET，TPS成功运行，没有报错。由此可以判断故障与IRF板相关。仔细检查IRF板的输入输出接线，并未发现问题，且更换IRF板后故障依旧。通过系统程序原理分析，故障也可能是IRF板相关初始化信息不能通过IRF-IRF/IO-RRF/DIF通路到达RRF所致，更换RRF/DIF板后，故障消失。

4.3 故障小结

该故障的排除相对复杂，通过多次测试，才查找到故障电路板，最终更换相关电路板解决故障。通过以上故障排除过程可以推断是RRF/DIF板故障引起信号通路失效所致。EXCITE磁共振系统原理复杂，MGD和RRF模块涉及许多计算机板，一旦相关的计算机板出现故障，即提示TPS系统故障，系统不能扫描。而对MGD和RRF模块原理的深入理解对故障排除有很大帮助。

5 讨论与总结

MRI系统是医院价值高、技术复杂的大型影像设备，也是临床诊断不可或缺的设备，MRI成像过程复杂，软硬件不完善都会产生各种各样的伪影。出现伪影等故障后，需要根据故障的现象、有关报错信息，利用替换法、排除法等方法进行故障排查。平时需要对MRI有关故障进行总结、分类，可以更好地帮助工程师快速解决故障[15-16]。本文所提及故障维修案例，合理运用维修方法，缩小范围，确定故障点。通过2个伪影维修案例以及1个软件报错维修案例的分享，与广大工程师相互学习，提升设备保障能力。

MRI设备本身技术集成度较高，维修比较困难，注重日常巡查及定期维护利于降低故障发生率，同时也能降低患者检查排队压力和提高设备使用率。工程师在设备维护方面十分重要，医院可以加大培训力度，培养技术过硬的工程师团队，这样对于降低医院运行成本，提高设备开机率有着十分重要的意义。