MRI冷頭的原理及養(yǎng)護(hù).doc

超導(dǎo)型磁共振冷頭的工作原理及維護(hù)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(xué)影像診斷技術(shù)的一個(gè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)等硬件組成。這些硬件的不斷改進(jìn)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(chǎng)到高場(chǎng)，從永磁型磁體到超導(dǎo)型磁體?？梢哉f超導(dǎo)型高場(chǎng)磁共振機(jī)是現(xiàn)今醫(yī)學(xué)影像診斷中的主力，它是現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)傳導(dǎo)技術(shù)、低溫制冷技術(shù)、精密儀器制造技術(shù)、醫(yī)學(xué)物理和化學(xué)技術(shù)共同作用的結(jié)晶。 超導(dǎo)是指某些金屬導(dǎo)體在溫度降到接近絕對(duì)零度(一273)時(shí)，阻值接近于零。電子流在這種金屬導(dǎo)體(即線圈)內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)從而產(chǎn)生高磁場(chǎng)。超導(dǎo)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(diǎn)最低的，沸點(diǎn)是42K，而且只有氦在非常接近絕對(duì)零度時(shí)不會(huì)凝成固體，利用液氦可獲得接近絕對(duì)零度的低溫為超導(dǎo)線圈建立和保持超導(dǎo)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(dǎo)，所以液氦會(huì)以蒸發(fā)的形式帶出導(dǎo)入的熱量，以維持42K的低溫。為減少液氦的蒸發(fā)，超導(dǎo)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(jī)，水冷機(jī)組三個(gè)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(yùn)行方式 如圖所示：冷頭與氦壓機(jī)組成一個(gè)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(jī)磁體為減少輻射傳熱，設(shè)有2個(gè)冷屏。冷頭是一個(gè)二級(jí)膨脹機(jī)，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(gè)冷屏上，為其提供20K77K兩級(jí)低溫。冷頭由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)閥、配氣盤、活塞和氣缸組成。其運(yùn)行方式是驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(shí)將冷頭中的熱量帶到氦壓機(jī)中。氦壓機(jī)將返回的低壓氦氣，經(jīng)過壓縮提升壓力，并與水冷機(jī)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(jī)24小時(shí)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(hù)和保養(yǎng) 冷頭和壓縮機(jī)一刻不停的運(yùn)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(shí)冷頭價(jià)格比較昂貴。對(duì)冷頭的維護(hù)和保養(yǎng)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： 31 值班人員做好日常監(jiān)測(cè)工作 值班人員應(yīng)每天記錄液氦面值，用以計(jì)算一段時(shí)期的液氦揮發(fā)率。如發(fā)現(xiàn)有上升趨勢(shì)應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)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(dòng)恢復(fù)，來電后應(yīng)及時(shí)人工恢復(fù)電力并開啟氦壓縮機(jī)。長(zhǎng)時(shí)間停電，冷頭兩級(jí)要恢復(fù)正常溫度需要(12)天時(shí)間，因此要盡量避免夜間無人值班，防止遇瞬間停電時(shí)不能及時(shí)恢復(fù)電力。技術(shù)人員注意觀察氦壓機(jī)的壓力值以及冷水機(jī)的工作狀態(tài)，做好冷水機(jī)組室外機(jī)的清潔工作。 32 定期更換冷頭活塞 為延長(zhǎng)冷頭正常使用壽命，改善冷頭的工作狀態(tài)，應(yīng)定期(2年左右)對(duì)冷頭中的活塞進(jìn)行更換?；钊?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(zhǎng)年以2Hz的頻率在缸筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，隨時(shí)間不斷磨損，造成氣密不嚴(yán)、制冷效率下降。另外超期使用會(huì)使填料松漏，嚴(yán)重的會(huì)將活塞卡死在缸套中造成徹底報(bào)廢，也可引起磁體失超。更換冷頭活塞需要將冷頭停機(jī)，由于冷頭并不與液氦層相連而是與冷屏相連，更換時(shí)間不會(huì)超過三個(gè)小時(shí)，因此不會(huì)造成液氦的大量損失。另外，更換活塞后應(yīng)對(duì)冷頭內(nèi)部進(jìn)行純化。純化的目的是使系統(tǒng)內(nèi)充滿相應(yīng)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(dòng)部件，導(dǎo)致冷頭在很短時(shí)間內(nèi)損壞。因此應(yīng)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(fù)(45)次達(dá)到效果。 33 定期更換氦壓機(jī)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?yàn)楹饨?jīng)壓縮機(jī)壓縮后，氣里面帶有油霧(壓縮需油潤(rùn)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(shí)間后就會(huì)飽和，失去吸附作用這樣油就會(huì)跟隨氦氣污染管道，進(jìn)入冷頭中凍結(jié)，造成活塞急劇磨損。因此吸附器應(yīng)定期更換，有利于延長(zhǎng)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(gè)計(jì)時(shí)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(gè)計(jì)時(shí)段液氦消耗從94-74