SIEMENS ESSENZA MRI冷头故障浅析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇SIEMENS ESSENZA MRI冷头故障浅析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：随着社会经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高对医疗机构的服务要求也就越来越高，MRI也随之普及起来，现在已成为医疗机构检查治疗患者的重要依据。而MRI的原理告诉我们，场强越强SNR（信噪比）越高，图像越清晰，当前超导MRI中心磁场强度从1.5～3.0T（1T=10000Gs）甚至更高，图像质量也更为清晰，因此超导MRI在县级装机呈现井喷式增长，由于超导MRI所装备的高场强磁体为液氦制冷的超低温超导磁体，进而对液氦的需求增加。我国是氦资源贫瘠国，严重依赖进口，所以对液氦的保护也就显得愈发重要。本文中，主要介绍当冷头停止工作时，作为医院的设备维护者，采取必要应急措施，减少液氦挥发所造成的经济损失。

关键词：冷头系统；故障；方法；处理

1 液氦和冷头的作用

1908年，荷兰莱顿大学的卡末林-昂内斯教授成功的氦气的液化，获得了氦的沸点温度是4.2k。1911年，他发现汞在4.15k电阻徒降为零，这仪发现标志着人类对超导电导的研究。通过多年研究，这一发现被应用在了磁体上，从而成功的实现了高场的人工获得。现在MRI应用这一技术，研制成超导MRI。

我们把铌钛合金线圈浸泡在液氦中，液氦的温度可以使线圈产生超导效应，灌入电流，就可以得到磁场。液氦的超低沸点致使其不能长久保存在常温环境下，所以必要的要队液氦进行保护，首先要加入真空曾保证最小的热交换，内层加入锡箔，最大程度的减少热辐射，单单这些远远不能满足液氦的要求，所以一个重要的部件是必须的-冷头。冷头带走磁体内部多余的热量，来保证液氦的最小挥发。大多数厂家采用4k冷头，正常情况下能保证液氦的零挥发。

2 冷头系统的工作原理

冷头本质上是一套系统，有冷头本身，氦压缩机，以及室外水冷（或风冷）机组成。冷头安装在磁体顶部，24h不间断工作，冷头自带一个两级压缩机，靠制冷剂（高纯氦气）膨胀产生冷量，传导入磁体，冷凝已蒸发的氦气，保证磁体液氦的零消耗。而冷头产生的热量由氦气带入氦压缩机，氦压缩机类似一组热交换机，把冷头传送过来的热氦气降温，最后把冷氦气送入冷头，至此一次氦气循环已经完成[1-2]。过程就是热交换机已经把热氦气的热量传给了水循环系统，就是前面提到的室外水冷机。过程类似于氦气循环的过程，压缩机产生的热水由水循环系统，传入到室外机，由室外机的风机活水机冷却，最终把冷水传入到氦气压缩机。至此，一个水循环结束。所以说，要想保证冷头的正常工作，必须保证氦气压缩机，室外水冷机的正常工作。

3 冷头系统工作的电气机理

冷头工作需要电能提供能量。整个MR系统上电之后，主电电路直接供电至压缩机，电压为AC380v，压缩机工作，压缩机自身工作之外还要内置变压器，变压至180vAC，然后由传输线路传至冷头，冷头工作。冷头内置温度传感器，磁体内部内置温度传感器，压力传感器，这些传感器检测到的各种信号传至磁体监控系统模块，由程序判断状态是否正常，中控整个冷头系统。氦压缩机内置温度传感器，检测氦气温度、水温度，温度一旦过高，压缩机停止工作，最终冷头停止工作。所以压缩机的日常维护保养至关重要。

4 冷头失效时的后果

一旦冷头失效，热交换达不到平衡，会造成磁体内部液氦挥发，磁体压力上升，最后顶开安全阀门，液氦最终挥发成氦气排放到室外，换句话说，也就是液氦损失。由于液氦资源稀缺且价格昂贵，所以，作为医院设备的维护者，要尽量避免这一过程发生。如果液氦损失，长期得不到关注，当液氦面持续降低，一旦达到临界值，失超就会发生。造成更大的经济损失。

5 冷头停机的判断方法

5.1如何直观的判断冷头停机 冷头究其原理，就是一个精密的压缩机，由于工作原理特殊，在其工作过程中，会伴有类似鸟鸣的声音。当鸟鸣声没有时，可基本断定冷头已经停止工作。

5.2如果环境嘈杂，无法用声音辨认冷头停机时，我们可以去设备间，打开装有压缩机的机柜，观察压缩机状态。压缩机一般来说总会有一个指示压力的压力表，当冷头正常工作时，压力表会在20～21bar间摆动，如果不出现摆动，也可以判断冷头停机。

6 冷头停机的紧急处理方法

冷头停机基本上可分为水路故障和电路故障两类。

6.1水路故障 冷头会把磁体内部的热量带到压缩机，再由压缩机和室外水冷机交换热量，当某个环节出了问题，热交换不能正常进行，最终的结果就是冷头停机，处理类似的故障，可以用手感觉用于降温的水管温度是否发烫，如果有烫手的感觉，可以断定热交换环路中出了问题。出现这种问题，大多数为室外水冷机停机，此时必须检查室外水冷机回路。如果在夏天室外温度过高造成降温水管回路温度无法下降时，给室外风机降温，可以有效。如果室外机有问题，很难使期短时间恢复，可在压缩机入水口接入自来水，出水口接上水管连到地下排水系统，临时为其降温，为我们争取宝贵的时间，防止液氦损失。

6.2电路故障 以西门子essenzamri为例，我们先直观的认识一下大体的结构。首先，我门需要检查主配电柜输出电压是否正常，如果经测量，电压为三相380V，可确定为正常，如果缺相或电压过低，会造成冷头停机。其次，我们检查F102空气开关是否跳闸，保险是否正常，如果发现问题，做相应的处理，机器可恢复正常。最后，我们检查压缩机输入电压，是否为三相380V，如果没有，可打开控制盒盖子，检查其电源来源和其开关保险是否正常，如果不正常，可更换处理，如果正常，我们必须做以下检查。

MSUP，西门子设备磁体监控单元的简称，负责监控磁体压力，温度，等各种参数，磁体内部压力是一个动平衡，如果压力小，磁体内部加热单元工作，使磁体内部压力增大，如果压力高，停止加热，靠冷头使其恢复到平衡。如果压力过小，停止冷头，用于保护磁体压力。简单的理解，MSUP是冷头的控制端，如果工作不正常，冷头会停机。打开机器外罩，可以看到MSUP，观察指示灯是否正常，如果正常，可以忽略它，去检查上述部分，如果都正常，可考虑更换冷头。如果MSUP不正常，检查供电，36V是否存在，同时检查24V是否存在。去F3，F4处检测，如果没有，按照此图，从上端开始，依次检查F1，UPS，F2，AC/DC转换开关，如查出问题，可相应更换维修。值得注意的是，UPS（不间断电源，必须保持在开机状态），由于UPS停机，220V无法到达变压器，以后的故障必然会使冷头停机。

以西门子公司的ESSENZA为例，分析了冷头停机的故障原因和处理方法，其他机型和其他厂家的设备可参照此方法，相信可以节约时间和成本，减少不必要的损失。

参考文献：

[1]杨正汉.磁共振成像技术指南[M].人民军医出版社，2007，6：1-7.

[2]王秋良.高磁场超导磁体科学[M].科学出版社，2008，1：302-369.