磁共振设备预防性维护策略研究
引言
磁共振成像是20世纪80年代初应用于临床的医学影像诊断技术，它具有无电离辐射性、无骨性伪影、能多方向和多参数成像、对软组织具有高度的分辨能力及无需使用对比剂即可显示血管结构等独特的优点。磁共振成像作为现代医学重要的检查手段，在综合医院已得到广泛的普及应用。磁共振设备是高科技发展的结晶，主要由主磁体系统、射频系统、梯度系统、计算机及图像重建系统、相关辅助设施等组成，其结构复杂，系统庞大，相应故障较多[1-3]。故障出现时，要求维护人员对设备常见故障问题有一定的了解并具备及时判断解决问题的能力。因此，了解磁共振设备常见故障对相关工程师而言十分必要。此外，由于磁共振相对CT等检查手段的检查时间长，对设备运行的要求更高。为减少患者等待检查的时间，提高诊断效率，减少磁共振设备的维修次数，保障磁共振设备的正常运转显得尤为重要。医疗设备的预防性维护是对医疗设备进行的一系列科学维护工作，包括设备的日常性能测试、清洁保养等，从而保障医疗设备的安全高效运行[4-7]。
本文主要通过查阅相关文献，分析我院现有的4台磁共振设备在2016年至2018年3年期间的维修报告记录，将磁共振设备常见的故障类型予以归纳分类。在故障分析的结果上，我院对磁共振设备开展了预防性维护工作，预防性维护工作的开展降低了磁共振设备的保修次数，为医院节约了大量的人力物力。本文旨在通过工作的发表使相关设备工作人员了解磁共振设备的常见故障，重视对磁共振设备的预防性维护工作。
1 材料与方法
1.1 研究对象
我院自1998年引进第一台1.5 T磁共振成像设备以来，已有21年磁共振设备的使用和维护经验。我院现拥有2台3.0 T磁共振成像设备，2台1.5 T磁共振成像设备，且设备均运行正常。我院磁共振设备相关信息及其使用的基本情况如表1所示。
1.2 方法
1.2.1 故障统计
通过调取我院磁共振设备的维修报告记录，对我院磁共振设备维修次数进行统计，通过查阅相关文献，对发生的故障类型按照磁共振设备的构成归纳分类。因最近1台磁共振设备装机时间为2016年，因此数据统计的时间统一在2016—2018年时间段。
表1 我院磁共振设备基本情况
人均检查人数/人次设备类型 设备型号 装机年份日均工作时间/h 3.0 T 磁共振 Discovery MR750w 3.0 T 2014年 69 12 3.0 T MR 3.0 T Signa HDxt 2009年 63 12 1.5 T MR Ingenia 1.5 T 2016年 52 10 1.5 T MR 1.5 T Signa HDxt 2014年 50 10
根据表1统计数据，按磁共振设备的故障次数与故障类型在总次数中所占百分比，以及故障导致的停机时间与其在总时间中所占百分比进行加和统计，并对故障主次进行主次等级区分。统计结果如表2所示，在统计时间段内，我院磁共振设备出现故障共205次，故障次数占比中，故障占比较高的为射频系统，梯度系统及重建和计算机系统故障。然而在停机时间的统计中，停机总时间占比最高的为其他附属设备的故障，其次为梯度系统故障。在单次维修中停机时间最长的为主磁场系统故障，单次维修停机时长达48 h，其次为附属设备故障，单次维修时长为12 h。图1直观的给出了故障及停机时间占比。此外，从图1中可以看出综合故障次数及停机时长占比，占比由高到低的排序依次为梯度系统、附属设备系统、射频系统、重建及计算机系统和主磁体系统。因此在日常维护的过程中，相关设备管理及维修人员更应重点关注梯度系统，附属设备系统等占比高的系统维护和保养。
表2 故障类型及发生次数
停机百分比/%主磁体系统 5 2.4 240 16.2射频系统 48 23.4 288 19.5梯度系统 79 38.6 395 26.7重建及计算机系统32 15.6 62 4.3附属设备的故障 41 20.0 492 33.3故障类型 故障次数故障百分比/%停机时间/h
调取2019年度我院磁共振设备的维修记录，与2016—2018年间维修次数数据作图进行对比，分析采取预防性维护后取得的相关效果。
图1 故障及停机时间占比图
1.2.2 故障原因及对策
应磁共振设备的故障，分析故障发生原因，相应的提出预防性维护方案。磁共振设备各系统常见故障、故障主要发生原因如表3所示，详细阐述如下。
（1）主磁体系统。主磁体系统是磁共振成像设备的重要构成部分,决定着整套装置的图像质量和工作效率[8-10]。常见的故障包括冷头故障、液氦泄露、失超等。由于主磁体系统的维修成本高，造成的停机时间长，对主磁体系统的预防性维护十分重要。预防性维护的手段包括对主磁体系统进行24 h不间断的监控，对液氦水平、磁体压力、温湿度等环境监测，通过预判维修，远程设备诊断等方式提前发现设备隐患，减少故障率的发生。
（2） 射频系统。射频系统组成部分包括谱仪柜、RF线圈、射频功率放大器等，其主要作用在于发射和接收RF脉冲和磁共振信号[11]。射频系统是磁共振成像设备产生故障最多的系统之一，一般判断准确后更换某一个原件或电路板即可解决问题。射频功率放大器是射频系统的重要部件，价格昂贵，标定使用寿命通常为8640～12960 h，预防性维护的手段包括可以采取不扫描时，通过计算机控制使射频系统进入到standby off状态，尽可能的减少其使小时数，以延长使用寿命，降低运行成本。
（3）射频线圈。所有磁共振扫描检查都要用射频线圈完成，常用的线圈按其结构形态区分可大致分为刚性线圈和柔性线圈。刚性线圈的结构固定,又有牢固的外壳进行保护，一般情况下，如无人为破坏，基本硬件不会损坏，但是接口连接处经常会发生短路等情况。而柔性线圈由于容易局部受力而导致变形，线圈内部铜带断裂等损坏，使用寿命较短。在病人较多的医院，通常柔性线圈的使用寿命仅在一年左右就要进行更换[12]。预防性维护的手段包括对线圈的维护定时清洁、经常检查接口等，能够有限的延长线圈的寿命。
表3 磁共振设备各系统故障、原因及维护对策
故障类型 高频故障部位 故障原因 预防性维护手段主磁体系统 冷头故障、液氦泄露、失超内部部件损耗，效率降低，压力下降 24 h不间断的监控；预判维修，远程设备诊断射频系统 RF线圈、射频放大器 使用年限有限；接口插拔；外力作用设备不检查病人时，使射频系统进入到standby off状态；定时清洁维护线圈、经常检查接口梯度系统 梯度切换、梯度放大器 使用年限长后电子元器件老化 定期检查和监控；定期检查梯度线圈的冷却系统重建及计算机系统硬盘、刻录机 内存、刻录、卡顿、闪屏、系统报错 远程诊断、视频等方式，远程服务进行解决附属设备 水冷系统、呼吸门控 过滤网堵死；零部件损耗 定期清理；定期维护和更换零部件
（4）梯度系统。梯度系统由梯度电源、梯度放大器、梯度切换、梯度线圈等组成，是磁共振成像设备的核心部件之一。我院磁共振维修记录显示，梯度系统是磁共振成像设备故障率最高的部件，常见的故障集中在梯度放大器和梯度电源，其特点是故障率高，维修简单，维修时间较短，而梯度线圈的故障率低，但更换价格昂贵。预防性维护的手段包括，对设备的日常检查和监控，经常检查梯度线圈的冷却系统是否工作正常以及冷却液是否有异常下降的情况。
（5）图像重建及计算机系统。计算机系统的故障是磁共振成像设备常规扫描中出现较为频繁的故障之一，因内存、刻录、卡顿、闪屏、系统报错等原因出现的维修次数较多，通常利用远程手段能够得到解决。重建及计算机系统的故障往往具有一定的关联性，通常也能够通过远程手段得到解决，除此之外，对磁共振设备各部分硬件系统的检测，定期测量图像固定区域的信噪比、分辨率等，并对获得的数据进行记录及分析，也是为保证磁共振图像质量真实、准确的重要方法之一[13]。预防性维护的手段包括要充分利用现代科技手段，远程诊断、视频等方式，远程服务进行解决，降低沟通成本的同时，大大节约了时间成本。
（6）附属设备的故障。我院磁共振维修记录显示，水循环冷却系统是附属设备的频发故障点。水循环冷却系统在磁共振系统中有2个主要作用：一是对梯度线圈及梯度放大器进行冷却；二是对液氦压缩机进行冷却[14-15]。冷水机组一般包括水循环系统、制冷剂循环系统和控制系统三个部分。对液氦压缩机的冷却要求为水冷系统24 h连续运行，因此水冷系统的稳定性和可靠性的要求很高[16]。预防性维护的手段包括定期清洁冷水机组进水口和出水口的过滤网以及氦压缩机的水循环系统的过滤网，定期清除风扇和冷凝器上的灰尘及其他杂物等。
2 结果与讨论
根据上述分析结果，不同类型的故障发生的频率不同，其中梯度系统和射频系统是故障率最高的两个系统，而其他附属设备的故障和主磁体系统虽然故障率相对较低，但是每次故障导致的停机时间却很长，因此在日常检查和维护中不同类型的故障检查、维护频率也应加以区分。对于故障率高的系统，相关工作人员半个月巡检和维护一次，对于主磁体系统则一个月巡检、维护一次。
根据上述数据分析所得维护方案，2019年我院设备维修及使用相关部门联合厂家工程师定期对磁共振设备进行巡查，预判维修及网上诊断维修、维护。维护方案实施三个季度后，获取的维修数据与通过调阅2016—2018年前三季度我院磁共振设备的保养次数、故障次数、远程维修及现场维修次数进行对比分析，对预防性维护工作的实施进行了效果评估，评估结果如图2所示。数据显示我院磁共振设备保养次数呈逐年递增趋势，故障次数则与保养次数呈负相关关系。众所周知，随着机器使用年限增加，故障率会逐年增加，因此相对于2016年维修次数45次，2019年维修次数增加至47次，但由于预防性维护手段的使用和保养次数的增加，同比2018年和2017年的维修记录，故障率处于稳定且略有下降的状态。同时值得注意的是，在所有维修中，远程维修次数呈现递增态势，这一趋势有利于维修成本的节省和维修时间的缩短。图2数据有效说明预防性维护手段的实施为医院节约了维修费用，节省了人力和物力，提高了磁共振设备的运行效率。
图2 2016—2019年1～3季度维护及维修次数统计图
3 结论
本文通过我院实际工作经验中数据的分析、归纳和总结及相关文献工作的调研，将磁共振设备的常见故障按主要组成系统进行了归纳，并分析了系统故障产生的主要原因。在分析相应原因的基础上提出了磁共振设备的预防性维护建议。根据提出的维护性建议，2019年我院通过设备科专人工程师-厂家工程师-科室操作人员三部门联动的形式，由相关人员定期对磁共振设备进行巡查，预判维修及网上诊断维修、维护。2019年前三季度的维修数据分析显示，相对于2016—2018年前三季度，预防性维护的实施显著降低了磁共振设备的维修率，提高了设备运行的效率，同时为医院节省了大量的人力物力。本文旨在通过文章的发表，为相关设备的预防性维护工作的开展提供相关借鉴。
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Research on the Preventive Maintenance Strategy of Magnetic Resonance Imaging Equipment