MRI冷頭的原理及養(yǎng)護.doc

超導型磁共振冷頭的工作原理及維護保養(yǎng)睿思醫(yī)械網(wǎng)2009-11-14來源:互聯(lián)網(wǎng) 1引言 醫(yī)用磁共振技術(shù)是現(xiàn)代醫(yī)學影像診斷技術(shù)的一個里程碑。醫(yī)用磁共振設(shè)備主要由磁體、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等硬件組成。這些硬件的不斷改進和變革是各種成像技術(shù)得以發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。其中磁體的發(fā)展是從低場到高場，從永磁型磁體到超導型磁體?？梢哉f超導型高場磁共振機是現(xiàn)今醫(yī)學影像診斷中的主力，它是現(xiàn)代電子計算機技術(shù)、光學傳導技術(shù)、低溫制冷技術(shù)、精密儀器制造技術(shù)、醫(yī)學物理和化學技術(shù)共同作用的結(jié)晶。 超導是指某些金屬導體在溫度降到接近絕對零度(一273)時，阻值接近于零。電子流在這種金屬導體(即線圈)內(nèi)高速運動從而產(chǎn)生高磁場。超導核磁共振必須使用液氦作為制冷介質(zhì)，氦是已知所有物質(zhì)中沸點最低的，沸點是42K，而且只有氦在非常接近絕對零度時不會凝成固體，利用液氦可獲得接近絕對零度的低溫為超導線圈建立和保持超導環(huán)境(42K，一269)。磁體采用多層真空絕熱結(jié)構(gòu)，但由于結(jié)構(gòu)支撐等多種因素，不可能完全阻止熱傳導，所以液氦會以蒸發(fā)的形式帶出導入的熱量，以維持42K的低溫。為減少液氦的蒸發(fā)，超導磁共振上一般都配有制冷系統(tǒng)，提供冷量減少液氦蒸發(fā)。制冷系統(tǒng)包括冷頭、氦壓縮機，水冷機組三個部分，下面將著重介紹我院使用的西門子Symphony15T磁共振上由Leybold公司生產(chǎn)的5100系列冷頭。 2 冷頭的工作原理及運行方式 如圖所示：冷頭與氦壓機組成一個閉路氦氣循環(huán)，二者通過絕熱柔性壓力管相連，充滿高純度氦氣。本機磁體為減少輻射傳熱，設(shè)有2個冷屏。冷頭是一個二級膨脹機，經(jīng)過壓縮的高純氦氣在這里膨脹帶走周圍的熱量，通過兩極缸套端面的銦墊圈將冷量傳輸?shù)酱殴舱竦倪@2個冷屏上，為其提供20K77K兩級低溫。冷頭由驅(qū)動電機、旋轉(zhuǎn)閥、配氣盤、活塞和氣缸組成。其運行方式是驅(qū)動電機控制旋轉(zhuǎn)閥在配氣盤上旋轉(zhuǎn)，控制活塞壓縮和膨脹氣體，形成高壓氣體腔和低壓氣體腔的交替循環(huán)，完成吸入高壓低溫氦氣(20Bar，8)排出低壓高溫氦氣(8Bar，30)的過程，同時將冷頭中的熱量帶到氦壓機中。氦壓機將返回的低壓氦氣，經(jīng)過壓縮提升壓力，并與水冷機組提供的冷卻水換熱、濾油，將高壓氦氣輸送回冷頭，建立氦氣循環(huán)過程。通過冷頭和壓縮機24小時不停的工作，就可以源源不斷地為磁共振磁體冷屏提供冷量，以減少液氦的揮發(fā)。 3 冷頭的維護和保養(yǎng) 冷頭和壓縮機一刻不停的運行，額定工作壽命一般在(152)年。冷頭的的工作狀態(tài)直接影響液氦的揮發(fā)，同時冷頭價格比較昂貴。對冷頭的維護和保養(yǎng)應做到以下幾點： 31 值班人員做好日常監(jiān)測工作 值班人員應每天記錄液氦面值，用以計算一段時期的液氦揮發(fā)率。如發(fā)現(xiàn)有上升趨勢應及時采取相應措施。工作人員注意監(jiān)聽冷頭工作鳴音是否正常。如發(fā)生意外停電，由于我科穩(wěn)壓電源不能自動恢復，來電后應及時人工恢復電力并開啟氦壓縮機。長時間停電，冷頭兩級要恢復正常溫度需要(12)天時間，因此要盡量避免夜間無人值班，防止遇瞬間停電時不能及時恢復電力。技術(shù)人員注意觀察氦壓機的壓力值以及冷水機的工作狀態(tài)，做好冷水機組室外機的清潔工作。 32 定期更換冷頭活塞 為延長冷頭正常使用壽命，改善冷頭的工作狀態(tài)，應定期(2年左右)對冷頭中的活塞進行更換。活塞(displacer)是冷頭制冷的關(guān)鍵部件，材料是絲綢膠木(防磁不磨損缸筒)，以鉛丸為填料(蓄冷增重)?；钊L年以2Hz的頻率在缸筒內(nèi)往復運動，隨時間不斷磨損，造成氣密不嚴、制冷效率下降。另外超期使用會使填料松漏，嚴重的會將活塞卡死在缸套中造成徹底報廢，也可引起磁體失超。更換冷頭活塞需要將冷頭停機，由于冷頭并不與液氦層相連而是與冷屏相連，更換時間不會超過三個小時，因此不會造成液氦的大量損失。另外，更換活塞后應對冷頭內(nèi)部進行純化。純化的目的是使系統(tǒng)內(nèi)充滿相應壓力的高純度氦氣，而不能含有空氣，否則空氣中的一些成分(水蒸氣、二氧化碳)在冷頭的超低溫環(huán)境下形成結(jié)晶凍住活動部件，導致冷頭在很短時間內(nèi)損壞。因此應采取先抽真空，再充人純度為99999的氦氣，然后放掉氦氣重新抽真空的方法，反復(45)次達到效果。 33 定期更換氦壓機中的吸附器 吸附器是過濾氦氣中油霧的重要部件，它的好壞與否關(guān)系到冷頭的使用壽命，這是因為氦氣經(jīng)壓縮機壓縮后，氣里面帶有油霧(壓縮需油潤滑)經(jīng)過油濾器過濾掉大部分，剩下的完全依靠吸附器吸附掉，而吸附器的主要成分是活性炭，一定時間后就會飽和，失去吸附作用這樣油就會跟隨氦氣污染管道，進入冷頭中凍結(jié)，造成活塞急劇磨損。因此吸附器應定期更換，有利于延長冷頭的使用壽命。 4 小結(jié) 我院磁共振于1995年3月先后更換冷頭活塞和吸附器。更換活塞前兩個計時段液氦消耗從94 74 分別經(jīng)歷112天和114天，更換活塞后一個計時段液氦消耗從94-74