医院核磁共振扫描室照明系统的设计与改造

孙少平，李元俊，杨开泰，李斌

(云南省玉溪市人民医院医学工程部，云南玉溪653100)

医院核磁共振扫描室照明系统的设计与改造

孙少平1，李元俊1，杨开泰2，李斌3

(云南省玉溪市人民医院医学工程部，云南玉溪653100)

本文主要针对医院磁共振扫描室照明系统的故障进行详细的分析，针对故障现象给出相应的处理方法，保证临床检查工作安全、可靠的进行。

磁敏感;照明系统;LED照明;节能;安全

目前，我院1．5T磁共振扫描室所使用的室内照明系统为直流12V/100W的白炽灯泡。在日常使用过程中经常发现灯泡极易损坏，需要经常去更换同型号的灯泡，甚至经常出现照明系统配电箱控制线路的烧毁，严重影响临床检查工作，并给磁共振室带来严重的安全隐患。

对上述故障现象进行详细的分析，发现先前使用的灯泡在强磁场环境下容易产生共振，导致灯丝极易断落。分析得出，由于整个照明系统的各只灯泡之间是并联状态，其中一只灯泡损坏，会使电路中其他并联分支灯泡流过的电流加大，加速了周围灯泡的损坏，缩短了使用的寿命。同时，由于扫描室照明系统每天长时间工作，灯丝会持续发热，不断的升温达到灯丝熔点就会断落。我院原磁共振室采用大功率变压器，长时间的使用会使自身发热，加之白炽灯灯丝断落后出现的短路现象会使变压器烧毁，存在较大的安全隐患。

1 LED照明基本原理及特点

LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。发光二极管是由数层很薄的掺杂半导体材料制成，一层带过量的电子，另一层因缺乏电子而形成带正电的“空穴”，当有电流通过时，电子和空穴相互结合并释放出能量，从而辐射出光芒。与传统灯泡相比，LED有以下特点:(1)节能、无污染:由于LED是冷光源，半导体照明自身对环境没有任何污染，与白炽灯、荧光灯相比，节能效率可达到90%以上。同样亮度下，耗电量仅为普通白炽灯的1/10。(2)安全:LED灯直流驱动，没有频闪;没有红外和紫外的成分，没有辐射污染，显色性高并且具有很强的发光方向性;调光性能好，色温变化时不会产生视觉误差;冷光源发热量低，可以安全触摸。这些都是白炽灯和日光灯达不到的。(3)可靠:具有更强的抗震性能，超长寿命，无灯丝结构不发热，正常使用6年以上。

2 磁共振扫描室照明系统要求

磁共振扫描装置是利用射频脉冲序列对人体组织进行激励，再利用检测线圈接收获得人体组织质子密度和弛豫等信号，经过计算机图像处理算法进行相应的计算，从而产生MRI图像。由于检测线圈所接收的人体磁共振信号特别容易被外界信号干扰而影响扫描图像的质量，故为了避免MRI对周围设备的影响，同时为了避免周围电子设备对MRI的影响，磁共振扫描室都要进行严格的屏蔽。因此，MRI扫描室的照明系统设计就需要特殊的要求:(1)照明亮度要足够。(2)使用直流电源供电，电压一般不高于36V，电压波动应较小。(3)整体线路分布及灯泡选用应安全、可靠且不影响扫描室整体屏蔽效果。

3 磁共振扫描室照明系统设计

3.1 磁共振照明系统现有问题

目前，我院磁共振扫描室中使用的室内照明为直流12V/100W白炽灯泡;有专门的照明配电箱。在日常的使用过程中，发现室内灯泡极易损坏，需要频繁更换，而且更换过程中，部分灯泡表面温度很高、变黑。同时，经常会引起配电箱电源控制部分整流桥堆的烧毁，更换过程复杂，不安全。这种状态严重影响了磁共振检查工作，存在严重的安全隐患。同时，由于灯泡自身功率较大，每天使用时间较长，功耗较大，用电量也随之加大。

3.2 磁共振照明系统设计方案

针对磁共振扫描室照明系统要求，提出以下设计方案:

(1)根据磁共振扫描室整体布局，LED灯泡数量的选择要考虑到扫描室的面积及高度，尽量选择功率低，可靠性高，安全节能并且亮度达到要求的LED灯。同时，该LED灯泡内部结构不应影响扫描室整体屏蔽效果。

(2)根据所选灯泡的功率和灯泡两端电压值以及灯泡数量，精确计算供电线路总电流及各个LED灯的分电流。

(3)根据电流计算结果选择合适的直流供电电源系统。整个直流电源应包括交流变压器、桥式整流电路、滤波电路等。交流变压器主要是将220V市电根据其绕组组成的线圈转换为需要的电压值;桥式整流电路主要是将需要的电压值转换为脉动的直流;滤波电路主要是将脉动的直流转换为最终所需要的稳定的直流，从而供给整个照明系统。

3.3 磁共振照明系统选用材料

3.3.1 光源

采用15只直流12V/12W的LED灯。此LED灯效率高、能耗小，相比传统白炽灯要节能90%以上;同时无频闪、无紫外线、不会对人体造成伤害;采用全阻燃PC材料，安全耐用。此LED灯采用铝基板贴片灯珠，相当于100W白炽灯的亮度，超级节能，同时此灯泡内部无任何电子线路，不会影响磁共振扫描室的整体屏蔽环境。

3.3.2 控制电源

根据所选光源的参数，选用12V/40A全桥式直流电源。该电源具有低噪声、高效率、寿命长、低功耗等特点，并且具有过压保护、过流保护等作用。此规格直流电源系统完全满足照明系统的要求。

4 结果

根据上述设计方案及材料对现有的磁共振扫描室照明系统进行改造，改造后已使用半年，没有出现灯泡及控制电源系统损坏现象，安全性能得到很大的提高。改造后的照明系统没有影响扫描室磁场的均匀度以及扫描图像的质量，效果明显优于白炽灯照明;同时降低了能耗，提高了室内照明，为医院节约了更多的能源。

综上所述，经过一定的改造后，LED照明系统完全适应医院磁共振扫描室环境的需求，提高了检查质量，同时具有安全、可靠、节能、耐用的特点，为进一步深入研究LED照明应用打下基础。

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