一种磁共振机房安全防护装置的研制

熊贵富重庆医科大学附属永川医院 设备科，重庆 402160

引言

磁共振由于成像的特殊性，机房的建设有许多特殊的要求[1-3]，近两年随着磁共振装机数量的增多，一些安全问题也凸显出来，磁共振伤人的安全事故偶有发生[4-5]。为了杜绝类似的事故再发生，工作人员除了加强责任心，防止无关人员擅自进入检查间之外，还应加强病员的安全教育，让他们知晓磁共振磁场潜在的危险[6-7]。然而人的监管难免有疏忽，这是不可避免的风险因素之一，很多事故都是由于人的疏忽造成的[8]。为了避免以上风险，本文设计了一种医用磁共振机房安全防护装置[9]，用以保护人身安全和设备安全。

1 系统总体设计

系统总体结构包括：以单片机为核心的控制单元[10-12]、进出门按钮、磁性开关、遥控开关、电磁锁、声光报警器、门状态指示灯等组成，见图1。具体安装位置，见图2。

图1 磁共振安全防护装置系统功能框图

图2 各元件安装示意图

2 系统流程图

参考图2，病员做检查时，通过病员通道再经过屏蔽门进入检查间，工作人员摆放好病员体位并关闭屏蔽门后回到操作间，检查完成后工作人员通过屏蔽门再进入检查间更换下一个病员，本着便于工作人员操作和病员方便就诊的原则。经过优化得出磁共振安全防护装置系统软件流程图，见图3。

图3 软件流程图

系统初始化完成后检测屏蔽门的开关状态，如屏蔽门为打开状态，则屏蔽门指示灯亮起，如果在系统限定的延时内屏蔽门仍未关闭，系统就会发出声音报警和光报警。

如果屏蔽门处于关闭状态，系统检测是否有开门指令，如果没有，就会在设定的延时内让电磁锁得电上锁，屏蔽门就不能被打开；如果屏蔽门关闭后检测到有开门指令，系统会根据开门指令种类，判断是否需要延迟解锁。

3 系统硬件设计

整个系统硬件电路图，见图4。

图4 安全防护装置电路原理图

磁共振机房检查间的屏蔽门是要求长期处于关闭状态的，以保证检查间的磁场不会外漏，同时也避免外界对检查间里磁场的干扰。单片机上电后P20口输出的信号让电磁锁得电吸合，检查间屏蔽门被锁住，未经许可的人员在门外不能打开门，达到保护外面人员和里面设备安全的目的。

3.1 开门过程

如果病员要到检查间做检查，工作人员按下操作台上的进门按钮K3，输入开门信号给单片机的P23口，单片机得到开门指令，就会断开P20口的输出信号，电磁锁掉电，工作人员就可以开门了，因为从工作人员按下开门按钮到工作人员走到屏蔽门处需要一段时间，这里我们设计了一个电磁锁延进断电的功能，并且延时时间可调，根据工作人员从操作台走到屏蔽门处的步行时间来进行调整。如果屏蔽门被锁闭后检查里的人员需要出门，则只需按下检查间里的出门开关K2，输入开门信号给单片机的P22口，单片机得到开门指令后就会断开P20口的输出信号，电磁锁立即掉电，里面的人员就可以开门了。

3.2 关门过程

在病人摆好体位准备好检查后，工作人员离开检查间关闭屏蔽门，回到操作台进行操作，屏蔽门的磁性开关K1一旦检测到门关闭，就会发出指令给单片机，从单片机P20口输出信号给电磁锁，电磁锁得电，锁闭屏蔽门。

3.3 监测和报警系统

由于在操作台的工作人员和屏蔽门有一段距离，为了知晓屏蔽门是否关好，我们需要在操作台附近安装监测和报警装置，为了显示屏蔽门是否关闭，采用LED灯来指示屏蔽门的状态。当屏蔽门关好后，屏蔽门上的磁性开关K1触点闭合，屏蔽门已经关闭的信号反馈到单片机的P21口，STC89C51单片机在检测到门关闭的信号后，通过P26口断开输出信号给指示灯LED2，灯灭，表示屏蔽门已经关闭。当屏蔽门被打开后，门上的磁性开关触点断开，单片机检测到门打开的信号后，输出信号给P21口，LED2灯亮，表示屏蔽门已经打开，提醒工作人员注意。为了避免工作人员忽视LED指示灯的状态，本设计加入了声、光报警器，屏蔽门在限定的时间内未关闭，声、光报警器会发出提示，提醒工作人员屏蔽门未闭合，注意安全。病员做完检查出门到下一个病员摆好体位再加上工作人员出门的时间大概为5 min左右，在这期间为了避免屏蔽门打开后声、光报警器报警，本设计加入了延时报警功能，延时时间可调，根据工作人员操作的熟练程度自行调节。当屏蔽门打开后，门上的磁性开关触点断开，以此为计时起点开始计时，在达到调整的延时时，单片机的P25口输出信号给声音报警器，声音报警器发出报警声，同时单片机的P24口输出信号给灯LED1，LED1点亮，提示工作人员屏蔽门未闭合，需引起高度重视。

3.4 红外遥控器功能

为了方便工作人员控制屏蔽门，本设计加入了红外遥控功能[7]，红外遥控距离长，不易受到干扰，且对磁场没有干扰，故可靠性高。当用红外遥控器解锁时，电磁锁没有延时，按下遥控器上的开锁按钮，红外接收头HS0038接收到信号，通过输出端3脚输出信号给单片机的P27口，单片机收到开门指令后断开P20口的输出信号，电磁锁掉电解锁。

综上所述，磁共振屏蔽门一旦关闭，未经工作人员同意，屏蔽门不能被打开，如要进入检查间，需获得工作人员的许可。这样屏蔽门就始终处于工作的员的监管下，保证了进出人员的安全和设备的安全。

本方案的电磁锁采用的是常开型电磁锁[13]，断电开门，如遇意外停电时，电磁锁掉电，屏蔽门可以正常的开闭；当保护装置发生故障时，为了不影响检查工作的开展，可以关闭该装置的电源，电磁锁掉电，就可以正常的开关门，像未安装保护装置的普通屏蔽门一样使用。

4 磁共振安全附件装置使用效果

目前磁共振事故尚无专业的统计，以下为我单位安装了医用磁共振安全防护装置的两台磁共振6个月的运行监控情况统计结果，见表1。

表1 屏蔽门使用情况统计表（次）

从以上统计数据可以看出，磁共振安全防护装置有效阻止了未获许可试图开门的人员进入检查间，从而避免了可能发生的危险。

5 结论

随着磁共振设备向高场和超高场方向发展[14]，磁共振安全事故造成的事故的后果越来越严重，近两年磁共振安全事故媒体上皆有报道，本装置有效避免了擅自进入磁共振检查间有可能受到的人身伤害[15]，保护了人身安全和设备安全，且结构简单，安装方便，制造成本低，不仅适用于新机房的安装，也适用于旧机房的改造。