小动物磁共振设备的开放共享管理与维护策略

朱恒立，王海雁，朱环，张茜

温州医科大学科研实验中心 （浙江温州 325000）

小动物磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）设备是目前生物医学科研领域的尖端成像设备之一，其基于MRI 技术获取动物影像学数据，并通过影像学数据进一步研究生物体的内部结构与功能的变化。相较于临床应用MRI，小动物MRI 的磁场强度和梯度强度更高，具有较高的图像分辨率，在病理生理学、神经生物学、代谢组学和药物研发等领域应用较为广泛。该设备目前已经成为医学科研院所的标志性分析测试仪器，为教学教研、人才培养、重点学科和实验室建设提供了重要支撑。然而，由于该设备造价昂贵、结构精密、专业性强，因此需要采用科学的维护管理手段，以确保其高效运行。本研究以温州医科大学科研实验中心的小动物MRI 设备为例，探讨以开放共享为基础理念的高端科研实验设备管理和维护经验，以期为同类设备管理和维护工作提供参考。

1 小动物MRI 设备管理措施

1.1 专人专机管理，以保障大型仪器高效稳定的运转

小动物MRI 作为一种大型精密仪器，具有硬件组成繁多、软件操作复杂、实验室安全管理要求严格等特点，属于平台I 类仪器[2]。为确保仪器设备的安全性、连续性和稳定性，在管理过程中设置了专人专职的管理模式，配备2 名固定的专职管理人员，并严格明确管理人员的仪器使用规范，以保障大型仪器高效、稳定的运行。专职管理人员作为仪器的唯一操控者，需熟练掌握仪器原理和操作方法，熟知科研实验中心大型仪器对外开放使用原则，并对常见问题具有一定的维修、解决能力。当设备出现严重问题时，专职管理人员能第一时间与仪器供应商取得联系，并及时进行处理，确保其能够为科研工作提供稳定、高效的支持。

1.2 数字化赋能，高端仪器设备共享管理

数字化赋能是指利用信息化技术使仪器设备摆脱单一供给，并深度挖掘科研用户需求，探讨跨学科多领域合作的业务场景。信息化技术的应用是加强高端仪器设备深度开放的关键举措[3-4]。科研实验中心通过建立大型仪器共享管理系统，为小动物MRI 设备的开放使用提供了全方位的规范与监督。校内外用户均可以通过访问大型仪器共享管理系统的前台网站，获取仪器的基本信息，并在网站上申请注册账号，一旦账号经管理员认证后，用户便可以登录后台预约管理系统，对仪器进行查询和预约使用。线上预约流程使小动物MRI 设备运行更加有序，显著提高了设备的共享率。

此外，通过定期举办仪器技术应用讲座，邀请仪器厂家讲授设备原理和应用，以及相关领域专家教授分享科研成果，现场讲座与线上直播相结合，力求促进仪器开放共享，最大化发掘仪器设备的应用潜力。

1.3 流程规范与安全检查，强化仪器操作的风险管理

小动物MRI 配有9.4 T 超高场超导磁体，相比医用MRI 拥有更强大的静磁场[5]。由于平台大型仪器设备面向各学院和社会科研机构开放共享。因此在确保设备高使用率的同时，对设备的使用规程进行规范化及安全性管理尤为重要。

1.3.1 规范化使用流程

首次预约小动物活体MRI 设备时，使用者需至少提前2 d 与专职管理人员沟通，以确保该技术实施的可行性。在预约过程中，使用者有责任提供准确无误的实验内容详情，以确保所计划的实验项目不会对相关设备和人员造成任何潜在风险。同时，使用者需签署《科研实验中心大型仪器共享平台9.4 T 小动物活体磁共振成像系统首次预约告知书》。MRI 实验室禁止使用具有磁性、毒性或放射性的测试样本，严禁使用不符合动物伦理和存在严重病虫害的实验动物。在通过大型仪器共享平台预约设备使用时间后，使用者应按约定时间将测试样本送至MRI 样本准备区，由专职仪器管理人员进行扫描测试。实验完成后，使用者需如实填写实验记录台账。在管理人员同意的前提下，使用者可通过内部网络传输或在指定位置使用CD 光盘复制数据，严禁使用U 盘和硬盘。

1.3.2 规范安全检查流程

操作间和磁体间均应设置多种安全警示牌，展示可能带来安全隐患的物品种类，包括气瓶、金属动物笼、金属植入物、手机、钥匙、手表、镊子、金属饰品、金属笔头等小物件。此外，在磁体间门口设置安全警戒线，提醒非仪器管理人员禁止进入。由于导致磁体发生安全隐患的物品种类繁多，安全警示无法在根本上防止事故发生，因此进入磁体间前的安全检查流程必不可少。

MRI 设备场地目前分为操作间、磁体间和设备间，当测样用户和仪器管理员进入操作间时要求除去身上物品并放置于指定保存处，且更换实验服。仪器管理员进入磁体间前也需互相监督，并用金属探测仪行全身检查。实验小鼠的金属植入物、金属标记耳钉等应在进入磁体间前去除[6]。另外，动物器具包括小鼠隔离笼、注射器等物件也禁止带入磁体间[7]。

2 小动物MRI 设备的维护与保养

小动物MRI 设备的维护与保养，不仅能延长仪器使用寿命，预防仪器故障，还能提高成像质量，确保实验结果的准确性。科研实验中心为该设备建立了专门的维修维护记录本，记录每次维修的日期、内容和结果，有利于分析设备的运行状况和预防故障，其日常维护和保养包括以下3 个方面。

2.1 环境温湿度的检查和记录

小动物MRI 设备对运行环境的温湿度要求较高，通常要求保证房间温度18～22℃，温度波动＜1 ℃/h，湿度40%～60%。房间温度波动太大或温度太高，均会影响设备的灵敏度，进而影响图像质量。MRI 的磁体为超导磁体，由液氦和冷头维持在极低温度状态下，房间温度过高可能会加剧液氦损失甚至发生失超；而房间湿度过大，易导致仪器内部电路板或主磁体产生凝露现象，影响设备正常工作和使用寿命。房间湿度过低，机器易产生静电，从而击穿电路导致损害。因此，MRI 设备房配备恒温、恒湿精密空调，以保证设备房和磁体间的温湿度。而定期监测和调整房间温湿度是确保MRI 设备长期稳定运行的关键措施之一。

2.2 小动物MRI 设备制冷系统的检查和维护

小动物MRI 设备的制冷系统是维持设备低温的重要组件，主要由水冷、氦冷和冷头3 部分组成。水冷机主要与设备中的氦压缩机、梯度和匀场冷却热交换器联动。首先，其维护需注意水量控制。设备出现故障的常见原因是水流量未达到机组要求的最小流量，因此需要定时检查水箱，在水量下降到一定程度时及时添加蒸馏水。其次，保证水冷系统的清洁性，避免异物进入。当水质检测传感器显示低于一定数值时，需要清洗机组内的过滤网，必要时进行换水。最后，定期检查和清洗水冷内外机，尤其是室外机组定期清理设备灰尘；定期观察机组的出入水温度和循环水压力，保水冷机屏幕无报警[8]。

仪器管理员需每天检查并记录设备的报警指示灯是否正常、液氦的液面水平、磁体内部氦气压力、氦压缩机是否工作、加热功率等参数。液氦液面应＞60%，靠近极限值50%前需联系厂家补充液氦；加热功率是冷头正常运行的指示参数，如果加热功率＜10%则需要联系厂家进行维护检查；氦压缩机中的吸附器应定期更换，吸附器的作用为过滤油雾，使用一定时间后吸附效果会减弱，多余油雾易产生污染，造成冷头活塞磨损，因此需要每年更换1 次[10]；冷头工作时应密切注意发出的蜂鸣声是否正常，是否持续运作。此外，随着时间的推移，冷头活塞长期工作会发生自然磨损，造成制冷效率降低，严重时会发生失超，因此冷头一般情况下每隔2 年需重新更换1 次[11]。

2.3 设备电源和电路器件的维护

供电系统的稳定正常是避免MRI 设备发生故障、提高MRI 设备诊断准确性的重要保证。MRI设备配备独立电箱和单独的380 V 三相交流电源，并配备了电阻≤ 2 Ω 的专用地线。日常维护检查中应严密关注配电指示灯的报警装置及工作情况，一旦发生停电应紧急联系相关部门处理，尽快恢复用电供应。

电路器件定期检查、清洁也是保证设备正常工作的关键。检查和维护MRI 设备电路时，注意防止静电对器件的损害；同时，处理过程中应佩戴抗静电手环或使用抗静电工具。电路板上的灰尘和污垢会影响设备的散热和运行性能，定期用软布或专用清洁剂擦拭电路板、空气过滤网和散热风扇，避免积灰和潮湿。此外，也需注意检查设备射频单元、梯度单元、谱仪单元的连接器和接头，确保完好无损、接触良好，如有松动、断裂或腐蚀现象，应及时更换或修复。

3 突发紧急事件的应急处置

小动物MRI 设备以实验动物为测试对象，广泛应用于生物医学科研研究和临床试验中。尽管其在工作原理上与用于人类的MRI 设备类似，但在实际操作过程中可能会出现一些特定的紧急情况。

3.1 实验动物生命体征突然发生异常

实验过程中，当动物可能由于麻醉不当、疾病造模或其他原因发生心率呼吸监控装置显示其呼吸频率不规律、心跳异常等特征时，应立刻停止实验，将动物床移出磁体外并观察动物情况。当实验动物出现呼吸运动停止、黏膜发绀、角膜反射消失或极低、瞳孔散大等临床死亡症状时，应立即进行复苏和抢救；实验动物若出现苏醒状态、肌肉挣扎，则应重新麻醉，待其镇静后再开展实验，也可以适当追加麻醉剂。

3.2 设备失超故障处理

失超现象是指由于某种原因使超导磁体内部原本的超导条件被破坏，可导致线圈中的高电流形成电阻的位置迅速产热，使磁体中的液氦大量蒸发，气体压力激增[12]。此种现象不仅会导致设备严重损坏，还可能对设备的使用环境和使用人员造成极大的安全风险，因此针对失超现象采取相应的应对措施和预防策略具有重要意义。

在磁体失超的紧急情况下，仪器管理员应迅速采取行动。首先，管理员应立即撤离磁体间，引导测试用户安全撤离至指定区域，并立刻对机房和失超管附近的室外区域设置围栏，防止因液氦喷发造成的潜在损害。当磁体停止大量蒸发液氦后，管理员需立即与厂家取得联系。其次，管理员应检查磁体的失超管、冷头装置及磁体表面，以识别任何异常情况。如发现积水或凝霜，应立即进行清理。同时，也需检查磁体失超管内的爆破膜是否有破损。若爆破膜损坏，则应在厂家工程师的远程指导下更换备用爆破膜，以防止空气回流进入磁体，确保磁体的临时安全。最后，一旦厂家工程师和液氦供应商到达实验室，便可开始重新补充液氦并对磁体进行升场励磁，确保仪器恢复到安全可靠的工作状态。

为预防此类事件发生，做好日常规范化检查十分重要。设备管理人员应对设备做好定期参数检查和记录，以季度为单位对相关参数进行分析，并及时联系厂家工程师对可能出现故障的设备制定相应的维护或维修方案。此外，在失超现象发生后，设备管理人员也应详细记录失超事件的所有细节，并进行分析，以便未来更好地防止类似事件的发生。

4 结语

大型精密科研设备的完好性在高等院校的科研活动、教学任务及社会服务中发挥重要作用。本研究以小型动物MRI 设备为研究对象，深入探讨其管理制度的建立、信息化管理技术的应用、日常主动维护策略及应急管理预案机制的构建。未来，将以小动物MRI 设备为管理模板，深化对大型科研设备共享平台建设与管理策略的研究，进一步提升平台的服务效能，为学校的学科建设和对外社会服务提供坚实的设施保障和技术支持。