核磁射频系统平板线圈连续烧毁的原因

张清林

广州市第一人民医院设备科(广州, 510180 )



核磁射频系统平板线圈连续烧毁的原因

张清林

广州市第一人民医院设备科(广州, 510180 )

医用磁共振系统是由磁体构造、 波谱分析和计算机成像等多种技术融为一体的医疗成像设备。该文通过对磁共振射频系统与其体部线圈的相互作用进行分析， 进一步探讨造成同一平板线圈连续烧毁的原因， 并给出相应的维护措施， 以此保证设备的正常工作。

磁共振； 射频； 射频线圈

在核磁射频系统中主要利用核磁共振成像的方式对患者的断面进行成像， 方便医护人员对症治疗， 在此过程中的"核"代表的是氢原子核， 利用该能量的主要原因是人体是由70%的水构成， 而核磁能够依赖水中的氢原子产生相应的反应进而完成成像工作[1-3]。因为在这个过程中氢原子所释放出来的信号非常薄弱， 所以对其机房的建设和安全也提出了较高的要求。目前在使用该系统过程中最常见的问题是平板线圈连续烧毁， 这对于设备的维护和使用是十分不利的， 因此需要结合实际对与其相关的产生原因进行具体分析， 从而找出相应的治理措施， 本文将具体介绍如下。

1　射频系统

磁共振成像系统需要经过射频激励后实现信息的接收和处理， 针对扫描区域内的氢质子发出的磁共振信号必须要全部接收， 并且要对发生出的各种脉冲信号进行扫描。

1.1磁共振系统中射频脉冲的发射

为了实现射频脉冲角度的翻转， 必须改变射频磁场的幅度， 在发射电路中射频控制器的作用下， 射频脉冲发射单元能够为其扫描序列中所需要的相关因素提供射频脉冲。

图1射频脉冲发射

Fig.1RF pulse emission

在射频脉冲发射单元中， 射频控制器、 振荡器、 频率合成器以及线圈等都是重要的构成部分。将射频脉冲利用多级放大以及调整的方式， 使其能完成相关的信号发射工作， 即功率放大器将射频波进行输出。该射频波利用阻抗相匹配的网络转换到射频线圈中， 在此过程中， 阻抗匹配网络系统的主要是对线圈的发射与接收功能进行控制。当对射频进行发射时， 其信号通路中的阻抗相对较小， 该线圈也就成为发射的天线； 当进行接收时， 其阻抗会相对增加， 线圈也就成为其接收的天线。

1.2磁共振系统中射频脉冲的接收

射频信号的接收主要是实现氢质子共振信号的接收， 将共振信号放大后传输到数据采集系统。射频信号的接收单元构成如图2所示。

图2　射频信号的接收单元Fig.2　Receiving unit of radio frequency signal

在射频信号接收单元中， 其最主要的功能在于对氢质子的磁共振信号进行接收， 同时对其进行恰当放大处理之后会将其相关信号传递到收集数据的系统中。其中接收线圈、 前置放大器、 混频器和低通滤波器等都是其射频信号接收单位的主要构成部分。在对信号接收的过程中， 因为线圈中只能呈现出微瓦数量的功率的情况， 这就需要利用前置放大器对其倍数进行放大， 在此过程中系统只能对1 V以下的信号产生相应的反应， 当将其磁共振信号利用前置放大器进行放大处理后， 在通过混频器将其转换为中频的信号， 在此之后再对其进行放大， 同时利用相敏检波对其进行选择， 通常情况下是以两个相位相差为90°的幅值， 并通过低通滤波器和A/D对其进行转换， 最终为数据系统提供相应的数据。

1.3射频线圈

在磁共振成像的设备中， 为实现让静磁场B0能够和扫描区域内部的氢质子产生磁共振现象， 需要在和静磁场的垂直方位内添加射频场B1， 该射频场主要是受射频的系统的控制， 通过将射频线圈转换为射频脉冲的方式发出信号。在此过程中的射频线圈指的是各种内部线圈， 这些线圈是让氢质子产生磁共振现象的激励源， 亦是其探测器。另外在磁共振成像的系统中， 射频线圈只能在其谐振和氢质子的共振频率相符合时， 才能实现激发最大氢核和接收最强磁共振信号的目标。当线圈处于空载状态时， 线圈中主要是以空气作为介质， 此时将受检体放置在线圈中， 其介质的介电常数会增加， 而线圈的谐振频率会相应的降低， 并且当负载发生变化时， 其频率的降低程度也会随之变化。此外， 当线圈以及负载同时参与到磁体中后， 其中的有效空间会相对递减， 电感的储能也随之减少， 这就使得磁场的共振频率需要相应增长， 进而产生失谐情况。所以当使人体平躺在线圈内并推入磁体中后， 进行扫描时需要将线圈进行调谐， 即将线圈中间的电容值和电感值进行调整。在线圈中极容易产生耦合现象， 当耦合情况发生时， 会产生较大的危害， 为此必须去除耦合[4-7]。

2　故障案例

通过对某医院磁共振设备在10天内出现的平板线圈连续同一部位烧毁4次的故障进行概述， 并找出其中的原因， 该设备主要是由型号为PHILIPS-Intera1.5T的核磁以及脊柱协同多通道表面线圈构成。故障具体介绍如下。

2.1故障的表现特征：

不能对患者进行扫描操作， 系统中的报错提示为脊柱协同多通道表面线圈不能进行连接。

2.2故障的具体描述：

利用脊柱协同多通道表面线圈对患者的脊椎部位进行扫描， 在进行点击开始扫描操作后， 系统能正常的进行自动调谐但在此之后扫描自动停止， 相关监视显示器中显示ERROR：SYN-SPINECoil not Connection， 经过对设备详细检查后确定故障源为电容烧毁， 即线圈射频信号预防板中的某个电熔被烧坏， 并对其预防板进行更换， 此后第三天该该部位再次被烧毁， 利用更换整体线圈的方式进行处理， 三天后再次出现此类故障， 并再次对其进行更换操作。针对此类现象， 需要对其进行深入检查和研究， 即将线圈使用较为频繁， 并且功率较大等特点作为其引发连续烧毁的可能原因， 并针对性的利用脊柱检查和其余部位检查相结合的方式对其故障原因进行排查， 在此四天后再度发生故障， 但是其余的线圈都能正常工作[8-10]。

2.3最终的检修结果

频繁使用大功率的脊柱协同多通道表面线圈造成的连续电熔烧毁。

3　故障原因分析

3.1检修概况

在确保其余的线圈能够正常运转的前提下， 脊柱协同多通道表面线圈发生多次且反复烧毁状况， 根据其本质特点进行判断， 初步判断为线圈的问题， 但是经过不断更换新线圈的方式发现线圈依旧被烧毁， 对此需要再次查找原因， 根据对各部位成像的图片进行仔细观察发现图像中多次隐约出现波纹状的伪影， 主要是由于射频信号不稳定造成的， 对其射频信号通路进行检测时发现其中射频信号的输入线路在TRSW的电路板中有接触不良的情况， 待将其线路进行紧固后发现成像中的伪影全部消失， 故障随之解决。

3.2故障原因分析

就故障的具体描述而言， 在调谐的过程中线圈被烧毁， 主要是因为射频信号的输入线路在TRSW的电路板中有接触不良的反应， 使线圈中接受信号的行为被影响， 信号也不连续， 当进行调谐的时间逐渐增长时， 电压和电流的大小会被不断调整， 这就给预放板中的元器件的正常运行造成影响。在进行扫描的过程中， 射频脉冲信号的输入不够连续会对去除耦合造成影响， 使去耦合操作不能技术进行， 长此以往对其设备造成破坏， 出现连续烧毁情况[11-12]。

4　结语

脊柱协同多通道表面线圈属于一种线性激化的线圈， 该线圈和常规的圆形激化线圈相比， 其需要的效率的功率更大， 在多数医院中多使用脊柱协同多通道表面线圈对患者的脊柱进行扫描， 且该项操作的次数和其余部位的扫描相比更多， 甚至超过其扫描的总和， 而圆形激化线圈由于其功率较小， 且不存在预放板的特点， 使其本身的线圈不容易被损害， 这也是为什么当射频信号输入线路在相关电路板上出现接触不良情况时， 只有脊柱协同多通道表面线圈会出现连续烧坏， 而其余的线圈都能正常工作的主要原因[13]。本文利用对其故障产生的原因进行分析研究， 并给出相应的修护措施， 通过这样的方式使其设备的工作原理以及各单元之间的工作关系被真正掌握， 从而实现当故障再度发生时， 能及时并迅速的找出其中的原因， 并及时进行排除， 从而确保设备的安全性。

[1] 周闻博.基于射频识别技术的医疗设备管理系统的开发与应用[J].中国医学装备,2012,9(3):24-29.

[2] 于树滨,孙志辉,李毅，等.开展卫生装备质量控制确保医疗诊治安全有效[J].解放军医院管理杂志,2011,17(4):318-320.

[3] 李向东,崔骊.加强医疗设备质量控制确保医疗工作安全[J].中国医学装备,2011,08(4):48-49.

[4] 杨军,肖海燕,何贤国，等.磁共振成像仪原理及故障排除探讨[J].中国医学装备,2011,08(11):41-47.

[5] 许银伍,刘杰爱,韩晓东，等.核磁射频系统描述及平板线圈连续烧毁的原因分析[J].中国医学装备,2013,10(6):93-94.

[6] 李璟,莫纪江,陈武凡，等.低场磁共振系统上基于质子共振频率的测温研究[J].医疗卫生装备,2011,31(8):15-17.

[7] 杨博.医院核磁机房建设注意要点[J].医疗装备,2012,23(11):25-26.

[8] 李春莉,何为,杨帆，等.用于脑水肿检测的开放式核磁共振系统设计[J].高电压技术,2014,40(12):3846-3853.

[9] 曹广明.磁共振射频系统故障分析[J].中国医学装备,2013,7(6):56-57.

[10] 毛文平,李云燕,刘造，等.具有快速调制功能NMR发射机的设计与实现[J].波谱学杂志,2013,30(1):12-20.

[11] 刘炳然.核磁共振系统典型故障维修及体会[J].中国医疗设备,2014,(4):146-147.

[12] 姬军,王丹.MRI射频系统故障检修与分析[J].中国医学装备,2012,9(11):98-99.

[13] 万军平,杨建辉,洪伟，等.核磁共振梯度功放故障检修1例[J].医疗卫生装备,2011,32(1):129.

Cause of the Continuous Burning of the Flat Coil of the Nuclear Magnetic RF System

ZHANG Qinglin

Equipment Department of Guangzhou No.1 People's Hospital (Guangzhou, 510180)

Medical magnetic resonance system is a medical imaging device, which is composed of magnet structure, spectrum analysis and computer imaging. Through analyzing the interaction of magnetic resonance RF system and body coil, this paper further explores the cause of the same plate continuous coil burned, and gives the corresponding maintenance measures, in order to ensure the equipment work normally.

nuclear magnetic resonance, radio frequency, RF coil

10.3969/j.issn.1674-1242.2015.04.017

张清林，E-mail:zql4618@sina.com

R445.2

A

1674-1242(2016)01-0060-03

2016-01-07)