超导磁共振制冷系统维护管理研究

潘新庆 霍建秋山东省淄博市周村区中国人民解放军第148医院 （山东 淄博 255300）

超导磁共振制冷系统维护管理研究

潘新庆 霍建秋＊山东省淄博市周村区中国人民解放军第148医院 （山东 淄博 255300）

超导磁共振因其高质量成像和高精度在我国三级医疗机构大面积普及，大多数二级医疗机构也在陆续引入。由于超导磁共振设备价格昂贵，需要进行日常保养和检修来保证设备的性能，延长使用寿命，充分发挥其作用。在设备各系统中，制冷系统发生故障的频率较高，本文主要针对超导磁共振制冷系统的维护管理展开研究。

制冷系统 超导磁共振设备 维护 管理

与普通的磁共振设备相比，超导磁共振设备的扫描时间更短，成像速度更快，功能更加全面，诊断准确性更高，在医疗领域的应用越加广泛。但是使用成本也更加高，一旦出现严重故障，不仅维修费用相当昂贵，且会延误患者的检查进程[1]。因此做好日常维护和管理，尤其是做好制冷系统的维护和管理尤为重要。

1.超导磁共振设备制冷原理

1.1 超导环境

超导磁共振设备中主要的制冷剂是液氦，液氦的成本也相对较高，保证超导磁共振制冷系统的正常运行，不仅是维持超导环境的关键，还可以防止液氦挥发，有效降低设备使用成本。从理论上来讲，超导环境一旦建立，超导线圈保持在超低温环境中，磁场可长期存在。而创建超导环境，首先需要让绝热层保持真空状态，然后进行磁体的预冷处理，即将液氦充入磁体容器中，之后液氦会充分进入超导线圈。

1.2 制冷原理

医院使用的超导磁体通常是铌钛合金，其临界温度约为9K。将由铜和铌钛组成的复合超导线浸泡在液氦中，保证设备运行所需低温环境[2]。其中容纳超导线圈以及保证低温正常工作环境的制冷装置，叫做低温容器，也被称为低温恒温器。为减少液氦的消耗，磁体常采用三层真空绝热结构，最內的真空容器层，其腔壁决定了容纳成像物体的孔径；第二层是液氮容器，液氮的沸点约为77K，对液氦容器进行进一步绝热，减少外界温度对液氦容器温度的影响；第三层还是真空层，在液氦容器与环境温度之间起隔热作用。虽然液氦容器自身的隔热设计比较严密，但是设备长时间使用后，热辐射、回气管颈的传热、真空层中的残余气体以及各层支撑物传热都会造成液氦容器受热，导致液氦的消耗。其中液氮的蒸发率为1.0L/h，而液氦的蒸发率为1.0L/d，因此液氦蒸发速度远远低于液氮的蒸发速度。超导磁共振制冷系统包括冷水机、氦压缩机以及冷头，冷头是系统中的主要制冷元件，可以给超导磁体分别提供20K和70K的两级低温，以此给磁体进行降温，提供超导线圈和液氦所需低温。液氦能在冷头元件的作用下，保持自身的压力值，并反映出元件的工作状态。实际上，可以将冷头比作一个膨胀机，氦压缩机工作时，处于高压低温下的氦气可以吸收周围热量并且带走，产生良好的降温效果。冷头主要组成材料为丝绸胶木，其中一级的蓄冷材料是铜网，二级蓄冷材料为铅网。氦气经过冷头设备后，在压力作用下，形成低压状态的氦气；同时氦压缩机增加压力，并且和水冷机组中的冷却水换热，利用吸附器进行过滤处理，最后将高压低温的氦气送回冷头设备中，实现整个制冷系统的有效循环。

2.超导磁共振设备制冷系统维护管理方法

2.1 预防维护

预防维护就是指对超导磁共振设备进行日常的保养和维护工作，在设备出现故障不能正常运行之前评估设备的性能。预防维护管理就是变被动维修为主动维修，是一种预见性的维修手段，尽早排除造成设备故障的因素，最大限度降低设备维修成本，同时有效提高设备维护的计划性。预防维护管理水平可以促进医院医用设备管理质量和水平的改善，保证医用设备正常工作。针对在超导磁共振设备中发挥着重要作用的制冷系统，更加应该进行预防性的维护和管理，定时保养和检查，及时掌握制冷系统的运行情况，保证超导磁共振设备正常工作环境[3]。预防性维护可以有效延长超导磁共振设备的使用寿命，降低液氦投入成本以及故障维修成本。

2.2 系统性维护管理

超导磁共振设备制冷系统的系统性维护管理工作包括外观检查、设备元件清洁、更换维修破损元件、设备检测精度校验、设备常规功能检查、运行安全性检查。

（1）外观检查。包括定时查看水、氦的循环是否正常，观察冷头、磁体压力以及氦压缩机是否正常运行，检查封闭循环的封闭性，避免发生泄漏。如果系统数值显示出现异常，及时检查制冷系统，找出故障原因，及时进行维修。

（2）设备内部元件清洁。对于系统中冷水机的散热器需要定期进行冲洗和保养，尤其是在春天。春天风沙较大，空气中柳絮等杂物较多，设备容易出现故障。此外，水循环的管理长时间使用可能会出现腐蚀现象，产生其他杂质，影响水冷机正常工作。因此需要定时检查水冷机内部元件，替换腐蚀管道，清理杂质，并做好防腐蚀措施[4]。

（3）更换破损元件。制冷系统中的冷头和氦压缩机在长期使用后，内部的活塞、内部旋转阀等小零件进过不断地磨损，会影响设备的密实性，不利于制冷系统的正常运作。定期检查冷头和压缩机中的小零件，替换破损或者磨损严重的零件，比如，通常情况下，冷头中的活塞最长2年就需要更换一次，保证冷头部件的正常运转，还需要进行吸附器处理，以免降低活性炭的吸附作用。

（4）设备检测精度校验。超导磁共振设备的使用人员在操作仪器时，需要注意运行过程中冷头设备发出的声音是否正常，如果没有声音或者是声音异常，需及时报修。维护管理人员仔细查看设备使用记录表中设备开机到关机时间段液氦的消耗情况，计算液氦消耗是否超出正常范围。发现液氦消耗速度异常时需要及时找出故障原因，及时维修，液氮量低于60%后，就需要通知专业人员加注液氦，50%是极限值，避免因液氦量过低引起失超[5]。

（5）运行安全性检查。超导磁共振设备的电源应为专线电源，因此需要对设备的稳压电源柜进行定期检查。对于没有安装UPS（不间断电源）的超导磁共振设备，出现突然停电的情况时，在电源恢复正常后，及时重启冷水机以及氦压缩机，仔细检查制冷系统是否受到破坏。

3.结语

超导磁共振制冷系统在日常维护管理中还需要对以下几方面问题加以重视：①咽癌调强放疗中肿瘤和正常组织体积-剂量变化；②分析肺部低剂量同常规剂量的螺旋CT所扫描的X射线的放射剂量结果比较；③基于CT的维护保养与辐射防护问题探讨；④超导磁共振制冷系统维护管理研究；⑤超导磁共振设备的安全维护与保养体会；⑥核磁共振设备日常维修与维护措施研究；⑦医疗设备全程管理中医疗设备维修管理的重要性分析。超导磁共振设备是当代医学领域中最先进的诊断技术之一，可为医生确诊患者病情提供科学依据。但其高昂的设备成本以及故障维修成本也是很多小型医疗机构没有引进该设备的原因，对于大型医院来说，设备的维护管理可以大大降低设备使用成本。超导磁共振制冷系统是超导磁共振设备的重要组成部分，直接影响着设备的运行状态。对设备进行预见性维护管理，以及定期的检查和维修，均可以降低设备破损，降低维修成本。

[1] 张中南.超导磁共振制冷系统维护管理研究[J].中国卫生产业,2015,35(16):104-105.

[2] 刘劭坤,孙宏立,田秀峰,等.超导磁共振制冷系统维护管理探讨[J].中国实用医药,2014,56(23):263.

[3] 王辉林,马彪,徐卫峰.超导型磁共振制冷系统的原理及预防性维护[J].医疗装备,2014,27(1):64-65.

[4] 陶冶.核磁共振设备日常维修与维护的方法探讨[J].临床医学工程,2014,21(2):133-135.

[5] 顾亚军.浅谈医院医疗设备的维护保养与巡修检修管理[J].中国实用医药,2014,45(6):261-262.

Research on Maintenance Management of Superconducting Magnetic Resonance Refrigeration System

PAN Xin-qing HUO Jian-qiu＊The 148th Hospital of PLA, Zhoucun District, Zibo City, Shandong Province (Shandong Zibo 255300)

1006-6586(2017)15-0140-02

TH789

A

2017-06-20

霍建秋，通讯作者。