哈爾濱醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院 醫(yī)學工程科，黑龍江 哈爾濱 150000

引言

醫(yī)用磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）系統(tǒng)作為先進的大型醫(yī)療診斷設(shè)備，已廣泛應用于大、中型醫(yī)院[1]。而且，MRI系統(tǒng)廣泛應用于醫(yī)學診斷，例如肌肉骨骼肌疾病[2]、腎臟疾病[3]等。MRI系統(tǒng)的組成主要由兩部分組成——硬件和軟件，任何一個組成部分出現(xiàn)故障，均會對整體系統(tǒng)構(gòu)成嚴重威脅，造成設(shè)備宕機[4]。本文分別列舉了MRI硬件和軟件的典型故障，并提出故障維修方法。

1 MRI冷卻系統(tǒng)工作原理

MRI與DR和CT不同，它的最大優(yōu)點是患者不必暴露于電離輻射中，MRI是通過使用非常強的磁場和無線電波，這些磁場和無線電波與組織中的質(zhì)子相互作用，產(chǎn)生一個信號，然后經(jīng)過處理，形成人體圖像[5]。在這一過程中強大的磁場是由超導型磁體在超導環(huán)境中為超導線圈通電流產(chǎn)生的[6]。在理想狀態(tài)下，磁場一旦建立，只要維持超導線圈的超低溫環(huán)境，強磁場就長期存在了。因此，超低溫環(huán)境的營造至關(guān)重要，維持超導磁體超導狀態(tài)所用的制冷劑是液氦[7]。在MRI系統(tǒng)中，一個良好的、穩(wěn)定的冷卻系統(tǒng)，不僅是超導環(huán)境存在的重要保證，也可以大大降低液氦的揮發(fā)，降低設(shè)備的運行成本[8]。

MRI冷卻系統(tǒng)主要由水冷機組、氦氣壓縮機和磁體冷頭組成，水冷機組可以產(chǎn)生冷水，幫助氦氣壓縮機冷卻磁體冷頭。水冷機組的工作原理圖，見圖1。

圖1 水冷機組工作原理圖

由圖1可知，水冷機組即為一個制冷循環(huán)。30℃的水流入水冷機組，經(jīng)過降溫，8℃的水進入氦氣壓縮機，幫助壓縮機進行磁體冷頭的冷卻，通過熱交換以后，水的溫度達到30℃以上，將再次流入水冷機組進行冷卻[9-10]。

此MRI系統(tǒng)采用F-70型號氦氣壓縮機（美國住友低溫技術(shù)有限公司），氦氣壓縮機的運行原理，見圖2。

壓縮機不斷地從氦氣return回路中吸取低壓氦氣，對氦氣進行壓縮、制冷、清潔，然后將氦氣輸送系統(tǒng)supply回路中供給冷頭。當氦氣離開壓縮艙時，必須將氣體所含有熱量和壓縮機潤滑油去掉。因此，熱氣體及其夾帶的潤滑油從壓縮艙流出后，要先通過散裝油分離器，再流經(jīng)三回路中的一個回路——水冷機組，并再此處進行冷卻。最終，氣體通過油分離器和吸附器來去除油和水分。油從氣體中分離有三個階段：第一階段通過重力，此階段進行水，油，氣的初分；第二階段通過油分離器，油分離器可以有效的將氣體中的油霧分離并收集起來；第三階段即吸附器吸附，此階段可以將氣體中殘留的油霧徹底清除。至此，從冷頭返回的低壓、高溫、污染的氦氣已轉(zhuǎn)化為高壓、低溫、純凈的氦氣。

圖2 氦氣壓縮機工作原理圖

高壓氦氣從吸附器通過氣體管道流到冷頭，通過系統(tǒng)氣體回流管，低壓氣體從冷頭上流入壓縮機。一條包含內(nèi)部安全閥的氣體管線將高壓管線連接到低壓管線。當系統(tǒng)氣體管路沒有連接到壓縮機時，安全閥將打開，以防止電機過載。

油分離器收集到的油通過毛細管和孔流回壓縮倉。整個系統(tǒng)的氣體壓差是一個移動的力，限制的大小限制了氣體通過的數(shù)量。吸附器中收集到的少量油仍然存在，只有通過更換吸附器才能去除。在返回到壓縮艙之前，在散油分離器中分離出的油通過熱交換器進行冷卻。然后將其注入到壓縮艙的低壓側(cè)，以吸附熱量并潤滑壓縮艙。

2 故障實例

2.1 硬件故障

2.1.1 故障現(xiàn)象

連續(xù)幾天，開機時壓縮機停止工作，并報錯“water flow err”和“Helium temp err”，重新開啟壓縮機后，報錯消失，設(shè)備可以正常工作，第二天故障依舊。

2.1.2 故障分析與解決

當故障發(fā)生后，首先考慮是制冷不夠，檢查水冷機，發(fā)現(xiàn)水冷機正在工作，循環(huán)水流未中斷?？紤]到如果水冷機內(nèi)各個水路水流流量過小，也可能造成水流不能有效降溫，溫度長時間處于較高狀態(tài)，于是對各路水流進行檢測，發(fā)現(xiàn)水路流量及壓力均在正常范圍內(nèi)，符合廠家標準（冷水柜內(nèi)有明確標準范圍提示），排除水路水流問題引起此故障發(fā)生的可能性。

故障現(xiàn)象表現(xiàn)為壓縮機停止工作，這一現(xiàn)象的發(fā)生必然會導致磁體溫度與壓力升高，查看設(shè)備工作日志，發(fā)現(xiàn)從23:31開始設(shè)備磁體的溫度逐漸升高，基本可以確定設(shè)備故障的發(fā)生是在此刻開始的。第二天發(fā)現(xiàn)壓縮機已經(jīng)停止工作，水冷機也處于斷電狀態(tài)，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，水冷機的三項電壓均為418 V，說明設(shè)備供電系統(tǒng)正常。嘗試重新開啟水冷機，相序保護繼電器指示燈閃爍一下，啟動失敗，相序保護器實物圖，見圖3。

為了避免磁共振系統(tǒng)長時間停機，將水冷機的分水盤換成自來水循環(huán)，并且對壓縮機進行了重啟，設(shè)備恢復正常。根據(jù)操作人員的反饋，每天開機后，重啟水冷機是正常工作的，持續(xù)觀察水冷機是否會自動重啟，幾小時后，水冷機自動供電，并恢復正常工作。將自來水循環(huán)切換成內(nèi)部循環(huán)，重新啟動設(shè)備，設(shè)備恢復正常工作。

由以上分析可知，磁共振壓縮機停機的原因是水冷機自動停止工作造成的。使用時開啟水冷機，由于壓縮機的自動保護機制，在水流恢復后，壓縮機不會自動開啟，導致了每天故障現(xiàn)象的發(fā)生。而造成水冷機自動停機的可能性很多，根據(jù)以往經(jīng)驗可知，最大的可能性是相序保護器發(fā)生故障造成的。更換新的相序保護器，當晚水冷機并未停機，早晨設(shè)備開機后未出現(xiàn)報警，觀察幾天后，未再次發(fā)生壓縮機停機現(xiàn)象，故障解決。

經(jīng)過逐步分析發(fā)現(xiàn)，夜間水冷機自動停止又自動開啟是造成次日壓縮機停機的原因，而水冷機本身白天是正常的，設(shè)備白天的工作電壓是403 V，晚上大部分設(shè)備停機后供電電壓達到417 V，晚上電壓比白天稍高，晚上水冷機停機極大可能是因為舊的相序保護器在電壓稍高時不能正常工作[11]，所以在更換新的相序保護器后故障不會再發(fā)生。

2.2 軟件故障

2.2.1 故障現(xiàn)象

系統(tǒng)無法Ready，并且報“RM download failed”錯誤。

2.2.2 故障分析與解決

當故障發(fā)生以后，對系統(tǒng)進行檢測，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)Ping mr00通訊失敗，Rm board和HUB的物理連接正常（HUB正常），同時，MRI系統(tǒng)主機和PCVAP、engine通訊均正常。同時磁共振系統(tǒng)反應速度明顯不對，非?？D，不排除有系統(tǒng)中毒的可能性。

考慮到近期PACS系統(tǒng)維護升級，并且在連接PACS系統(tǒng)后核磁主機和核磁室報告工作站相繼出現(xiàn)藍屏問題，經(jīng)咨詢PACS系統(tǒng)工程師，告知PACS服務器可能存在病毒，正在處理病毒。初步判斷是系統(tǒng)中毒，務必首先斷開核磁主機和醫(yī)院通訊的網(wǎng)線，由于該系統(tǒng)版本過低，無法安裝相關(guān)補丁。

只能通過修改注冊表，封堵445端口，已經(jīng)封堵完成的截圖，見圖4。445端口封堵以后，重新啟動MRI系統(tǒng)，故障現(xiàn)象依舊，主機卡頓和RM仍通訊異常。進入root用戶，安裝殺毒軟件進行病毒查殺，殺毒軟件沒有查殺出任何病毒，同時在服務器上也沒有查殺出任何病毒，因此猜測這是一個隱藏很深的病毒。

圖3 相序保護器實物圖

圖4 445端口已封堵

由于封堵445端口、病毒查殺均無效，并且根據(jù)故障現(xiàn)象推測是windows系統(tǒng)存在問題，windows系統(tǒng)如果存在異常，則初始化安裝時無法奏效的。因此，只能嘗試使用Acronis軟件來進行系統(tǒng)盤的還原，鑒于在核磁主機的D盤有一份Acronis的備份，所以將使用該備份進行系統(tǒng)還原。

首先將PAS進行了備份，接著按照軟件手冊的方法對系統(tǒng)參數(shù)、license進行備份，根據(jù)以往經(jīng)驗可知，系統(tǒng)參數(shù)的備份不包含核磁主機對外通訊的網(wǎng)口的IP信息，最好在還原系統(tǒng)前將該IP拍照留存，這樣便于節(jié)約向信息科索要相關(guān)IP信息的時間。

使用U盤去引導Acronis，進入BIOS，修改啟動項，首先選擇“BOOT”選項卡，接著選擇“Boot Device priority”進入啟動項列表，選中自己的U盤，按“shift和+”去修改啟動順序，將U盤更改為第一啟動項。使用Acronis成功還原系統(tǒng)，見圖5。

圖5 系統(tǒng)還原過程圖

重新啟動MRI系統(tǒng)，進入root，按照軟件手冊的方法還原系統(tǒng)參數(shù)和License。再次重啟系統(tǒng)，由于核磁主機Study number與enginePC不相同，重啟過程中系統(tǒng)提示Study number的錯誤，并且會提示系統(tǒng)發(fā)生錯誤建議關(guān)機，選擇Cancel。系統(tǒng)啟動后先打開“csh.exe”窗口，運行“pdbhedit”命令去同步Study number，待pdbhedit執(zhí)行完成后再輸入“pdbck”，系統(tǒng)會自動檢查Database中的錯誤。以上兩個命令輸入完成后，系統(tǒng)正常Ready。還原完成后，主機和RM的通訊恢復正常。

按照之前留存的IP地址信息，手動恢復設(shè)備對外的IP地址信息。封堵445端口，再次使用Acronis備份系統(tǒng)，在設(shè)備D盤留存一份。經(jīng)PACS系統(tǒng)工程師確認病毒也已經(jīng)清除，恢復核磁主機的對外連接，確認主機和相機、PACS通訊正常。

3 總結(jié)

在MRI系統(tǒng)中，氦氣壓縮機與冷頭一起配合工作為磁體降溫，是保證液氦液位保持穩(wěn)定的先決條件[12]，熟悉了解壓縮機的工作原理及故障報錯誤信息十分必要。磁共振設(shè)備內(nèi)部任何微小元器件的損壞都有可能導致設(shè)備的宕機[13]，設(shè)備使用者和醫(yī)院工程師應該隨時觀察設(shè)備的運行情況，注意各配件的使用壽命。

MRI設(shè)備的維護不同于一般小型醫(yī)療設(shè)備，它嚴格要求定期檢查和保養(yǎng)，同時必須堅持做好每日運行記錄，才能保證制冷系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)生故障后能及時發(fā)現(xiàn)和處理[14-15]。在平時的日常維護中，應做好總結(jié)工作。

大部分的工程師對設(shè)備的維修集中在硬件維修中，但隨著醫(yī)院信息化進程的不斷推進，由于軟件問題引發(fā)的故障也越來越多，一般當設(shè)備發(fā)生軟件故障時，工程師需及時聯(lián)系信息科等相關(guān)部門配合解決，不要延誤整個維修進程。醫(yī)院臨床工程師也應該與時俱進，加強學習，對設(shè)備軟件故障熟悉并準確定位，不僅做到自己會解決，還應該做到用更優(yōu)的方式解決。在對大型醫(yī)療設(shè)備的硬件進行定期維護的同時，注意軟件的及時更新，降低大型醫(yī)療設(shè)備故障發(fā)生率，延長其使用壽命，為醫(yī)院節(jié)約成本，為患者提供優(yōu)質(zhì)服務。