醫(yī)用磁共振設備機房的設計布局及屏蔽能效檢測

1、醫(yī)用磁共振設備機房的設計布局及屏蔽能效檢測 鯊:旦璺: 魚皇衛(wèi)皇墮旦皇皇坐堡醫(yī)用磁共振設備機房的設計布局及屏蔽效能檢測何洪林,趙育新,昊昌爽,李凱揚.廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院,武漢;.武漢大學物理科學與技術學院,武漢【摘要】目的:通過科學設計醫(yī)用磁共振設備機房并合理布局設備,以保證設備生成圖像的質(zhì)量,同時保障機房其他設備的正常運行及工作人員、患者和公眾人員的身體健康。方法:結合某醫(yī)院實際工作情況,遵照核磁屏蔽的原則和標準.對磁共振儀周圍環(huán)境、空調(diào)新風系統(tǒng)、水電系統(tǒng)進行合理設計和布局。結果:根據(jù)核磁屏蔽效能檢測的原理和方法達到儀器的檢測要求。結論:該設計能夠確保設備生成優(yōu)質(zhì)圖像.并能進行有效的屏蔽防護

2、?！娟P鍵詞】核磁屏蔽;機房設計布局;屏蔽效能【中國圖書資料分類號】.;【文獻標識碼】【文章編號, ?, . , ,; ,. , , . .甜山,.缸 .嘲南,:? .【】;應和輻射。從廣義上來說,系統(tǒng)的磁屏蔽可分為有源和引言無源種。核磁共振是一種價格昂貴、分辨率和靈敏度高的.有源屏蔽大型精密醫(yī)學影像診斷設備。設備生成圖像的質(zhì)量與屏有源屏蔽是指由一個線圈或線圈系統(tǒng)組成的磁屏蔽。主蔽效能有很大關系.這對機房的環(huán)境及電磁屏蔽提出了許多要用于防止交變電場、交變磁場以及交變電磁場的影響。其工特殊的要求。因此對于機房的核磁屏蔽及屏蔽效能檢作原理是:在這種磁體的工作線圈稱為內(nèi)線圈中通以正向測尤為重要。電流,

3、以產(chǎn)生所需的工作磁場,屏蔽線圈稱為外線圈則通以核磁共振的基本原理是當人體處于某個特定的磁場時,反向電流.以產(chǎn)生反向的磁場.其作用是抵消工作線圈產(chǎn)生的采用連續(xù)變化的射頻脈沖信號,當與人體內(nèi)氫原子核的個工作磁場的外散磁場,以達到屏蔽的目的。如果將線圈進行合相鄰的能級差相同時.氫原子核的個相鄰的能級形成共振理排列或?qū)€圈中的電流進行精確控制.那么就有可能使屏并吸收射頻電磁波的能量,氫原子核從低能級躍遷到高能級。蔽線圈所產(chǎn)生的磁場抵消這種外散磁場,從而把磁場完全屏一般情況下,高能態(tài)不穩(wěn)定會快速從高能級躍遷到低能級并蔽在屏蔽體內(nèi),阻擋內(nèi)部磁場向外擴散或外界磁場干擾進入.將吸收的能量以特定頻率電磁波的形式

4、釋放出來,這樣核磁為屏蔽體內(nèi)外的磁場提供低磁阻的通路來分流磁場。共振信號通過能級躍遷釋放出電磁波,并通過探測器接收,再有源屏蔽的屏蔽效率較高,一般在%的范圍內(nèi)。通過計算機轉換成數(shù)字信號并經(jīng)處理后獲得數(shù)字圖像,再用有源屏蔽的設計是根據(jù)儀器內(nèi)部設計完成的,故此文就作醫(yī)學診斷。因其對比度和分辨率高、信息量大、尤其對軟組不加分析?？椀募毠?jié)有優(yōu)良的表現(xiàn).因此從開始投入臨床應用起就受到.無源屏蔽 醫(yī)學影像操作者和臨床醫(yī)生的歡迎。現(xiàn)已在醫(yī)院廣泛使用,成通常鐵磁性材料可作為屏蔽體用于無源屏蔽.如上述的為一些疾病診斷必不可少的檢查手段。軟磁性罩殼材料。由于該方法不使用電流源.因此稱為無源屏核磁屏蔽的原理和目的蔽

5、。根據(jù)屏蔽范圍的不同,無源磁屏蔽又可分為下述種:.核磁屏蔽原理房屋屏蔽。在磁體室的四周墻壁、地基和天花板等六電磁屏蔽就是在個空間區(qū)域之間采用屏蔽體進行隔面均鑲人? 厚的鋼板構成封閉的磁屏蔽間。這種屏蔽離,以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感體的用材常達數(shù)十噸甚至上百噸.因而價格昂貴。定向屏蔽。如果雜散磁場的分布僅在某個方向超出了作者簡介.何洪林一.男.高級工程師.主要從事放射工程方面的研。規(guī)定的限度如 。則可只在對應方向的墻究工作:?醫(yī)療衛(wèi)生裝備?年月第卷第期萬方數(shù)據(jù).?.?箜 蕉魚皇皇墮旦皇皇型 :晝旦:壁中安裝屏蔽物形成雜散磁場的定向屏蔽。這種方法特別適用于室和室共用同一建筑

6、物的情形。自屏蔽。它是指僅在磁體周圍安裝鐵磁材料屏蔽體的屏蔽方法。用這種方法可以得到非常理想的屏蔽效果,如果再在屋頂加裝定向屏蔽,則它有可能使主磁場的線完全限制在一般建筑物的樓層高度之內(nèi)。.核磁屏蔽的目的核磁共振成像設備使用一個強磁場.一個射頻信號和一套復雜的計算機系統(tǒng)來產(chǎn)生人體的圖像川。由于該設備在成像過程應用了射頻信號.它就非常容易受到外界電磁的干擾,如廣播電視站、對講機以及手機等。外部的這些干擾會導致圖形的變形或扭曲。為了消除外界干擾.設備必須放置在一個電磁波屏蔽的空間里。這個空間阻止了所有不圖 系統(tǒng)分成個區(qū)域需要的射頻信號的進入.確保設備生成最好的圖像。核磁屏蔽在機房設計布局方面的要求

7、 區(qū): 區(qū)域,該區(qū)域內(nèi)一些顯示類的設備一般都不. 周圍環(huán)境方面的要求 能正常工作。該區(qū)域內(nèi)可以放置以下的鐵磁性物體,一旦設備主磁場調(diào)試完成以后.一般不得再搬動該鐵磁性物體。核磁共振設備所產(chǎn)生的強磁場一般會與其周圍環(huán)境中移動的大型金屬物產(chǎn)生相互作用。因此,核磁共振室在選址時必 區(qū):? 區(qū)域,該區(qū)域不得有質(zhì)量超過以上須考慮與大型金屬物體相隔一定的距離。 的移動鐵磁物體.如車輛和電梯等。大多數(shù)電子設備在此區(qū)域另外,鐵磁性物體在距核磁共振設備一定的范圍內(nèi)也會對 內(nèi)能正常工作。其產(chǎn)生的磁場的均勻性造成影響。因此.距離核磁共振設備的 區(qū): 區(qū)域,此區(qū)域內(nèi)不允許有以上的移磁體中心點幾米范圍內(nèi)的所有鐵磁性物體

8、都必須做好屏蔽。 動鐵磁物體。在此區(qū)域內(nèi)只有對弱磁場非常敏感的極少數(shù)電再者,震動也會影響核磁共振的圖像質(zhì)量,如瞬態(tài)震動和子設備會受到影響,絕大多數(shù)電子設備能正常工作。穩(wěn)態(tài)震動。瞬態(tài)震動一般是指行人、開門或關門和交通工具等 . 機房的總體設計要求引起的震動:穩(wěn)態(tài)震動一般是指各種電動機和泵體等產(chǎn)生的 按照無源屏蔽的要求及系統(tǒng)分成個區(qū)域分布,每機械運動。因此,在核磁共振設備機房選址時要盡可能遠離這 個儀器設備應該安裝在不同的區(qū)域.相應地,每個設備室掃些瞬態(tài)震動源或穩(wěn)態(tài)震動源的地方。而且還要注意到一些大 描室、控制室、計算機室的分布也應合理地設計在不同區(qū)域。型變電設施和電動機設備.如果在核磁共振設備附

9、近也會對 為了保證掃描機下方 以上區(qū)域沒有鐵磁物體存核磁共振設備的圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響。 在,掃描室應保證全部放置在圖所示的區(qū)。如果機房設在電源設計方面要滿足下列要求:一樓,則必須通過換土的方式保證不能有鐵磁材料進入?yún)^(qū)。核磁共振設備的電源要符合國家規(guī)范; 區(qū)內(nèi)還應該安裝制冷用的空調(diào)和取暖用的暖氣裝置,并且供電系統(tǒng)要有絕緣良好的地線,地線不得與中線共接; 暖氣管、暖氣片等都要采用銅管等非鐵磁材料。供電系統(tǒng)要設立獨立供電,如果有條件還應該安裝獨 控制室應該安置于圖所示的區(qū)。操作臺等鐵磁性部立變壓器。 件應在磁體調(diào)試前安裝固定,觀察窗應采用銅網(wǎng)進行屏蔽。.機房布局方面的要求 計算機室應該置于圖所示的區(qū)。

10、計算機室的溫度為.相對溫度為%.空氣清潔度:對核磁共振成像設備產(chǎn)生的磁場為強磁場,并且磁 .大體形狀和大小與磁體產(chǎn)生的磁場強度及其分布密切相關。工 小的灰塵濾過率為%。該區(qū)域除計算機外,還安放有圖像作時會與周圍的鐵磁材料相互作用而改變磁場的分布.進而 處理機、梯度場、射頻接收器、熱交換器、磁體電源等。磁帶或可能導致圖像質(zhì)量變差。另外,設備產(chǎn)生的強磁場也可能會導 磁盤應避免接近 的區(qū)域內(nèi),避免磁體對信息的破壞。屏蔽室的必要配置有:手動鎖緊屏蔽門、觀察窗、通風波致周圍的電器設備出現(xiàn)故障。綜合考慮這些因素。在進行機房設計和布局時,一般可根據(jù)磁漏大小把核磁共振成像設備的 導窗、電源濾波器、通風系統(tǒng)、同

11、軸連接器、氣體液體波導系周圍環(huán)境分成個區(qū)域。如圖所示。 統(tǒng);照明濾波器、設備電源濾波器、信號濾波器、信號轉接板、區(qū): 以上區(qū)域,該區(qū)域必須采用非鐵磁材料建筑。 室內(nèi)電氣;配電箱、無磁簡燈、無磁壁燈、插座【?？刹捎脢W氏體不銹鋼或銅鋁合金等材料來制作對機械強度要 .機房墻壁設計要求求比較高的部件。此區(qū)域內(nèi)磁場強度大,大多數(shù)電子設備都不 磁體室必須采用有效的無源屏蔽方式。這是由于線圈接能正常工作.在此區(qū)域內(nèi)的磁性材料在強磁場的作用下也會 收的核磁共振信號功率為納瓦級,極容易受到外界電磁信號退磁。特別是手術器械或其他金屬物可能會因此飛起或吸上 的干擾,另外,射頻發(fā)射器也很容易干擾附近的無線電設備。磁體

12、,從而對患者造成傷害,應特別引起注意,帶有心臟起搏 通常的做法是在磁體室的每個面及門內(nèi)鑲嵌銅板或銅網(wǎng)器和鐵磁植人物的人嚴禁人內(nèi)。 等制成的無源屏蔽體.在接縫處采用氬弧焊和無磁螺釘鏈接;核磁共振成像設備一般不能采用離子型的火災探測器. 另外,地板內(nèi)的屏蔽還需進行防潮、防腐和絕緣處理;觀察窗的因為它在磁場的作用下一般會失去作用。使用手提式滅火器 玻璃問用銅絲網(wǎng)屏蔽:所有的信號線和電源線均須經(jīng)濾板進出或電氣滅火器時.應特別小心“火箭作用”。 磁體室的回風管、送風管和氦氣回收管等相應的波導管【川。?醫(yī)療衛(wèi)生裝備?年月第卷第期.?.萬方數(shù)據(jù)鯊魚皇璺皇璺旦皇皇鯊堡:魚:,最好為多股銅芯線.銅的屏蔽屬于電屏

13、蔽方式.原理是當磁通進入銅板后,在 配置專用保護接地線,接地電阻應其中將產(chǎn)生渦流.由于渦流的反作用使進入的磁通減少。 另外.照明及空調(diào)必須與設備系統(tǒng)用電分開。電磁屏蔽技術是抑制電磁輻射干擾最有效的手段。屏蔽 應采用直流照明。避免交流電產(chǎn)生交變磁場而降低圖像體是用導電導磁材料制成的殼、板、套、筒等形狀的物體,它將 質(zhì)量。電磁能限制在一定空間范圍內(nèi),醫(yī)院的核磁共振設備的機房 .冷水系統(tǒng)的設計要求冷水系統(tǒng)是設備正常工作的最重要保障,因此必須主要有以下種屏蔽方式:精心設計。網(wǎng)格狀:成本較低,承受的質(zhì)量較低,加工的工藝難度磁體冷卻系統(tǒng)是由液氦冷屏、冷凝頭、冷凝機系統(tǒng)組成。較小.而且不阻擋視線.一般觀察窗

14、應采用網(wǎng)格狀材料,而電設備可在超低溫環(huán)境下正常工作,工作時超導線圈浸泡在液磁屏蔽相對而言要求比較低。一般情況下.金屬網(wǎng)眼越小、網(wǎng)氦中以獲得需要的超低溫環(huán)境.同時采用磁體冷卻系統(tǒng)來減線越粗,屏蔽效果越好。和 個冷屏,用于減銅板狀:屏蔽效果最好,但是成本高昂,承受的質(zhì)量 少液氦的蒸發(fā)。磁體內(nèi)通常有少直接輻射傳熱。高,加工的工藝難度大。在磁體液氦容器的揮發(fā)口處有一個冷凝頭,溫度一般需銅皮狀:屏蔽效能在銅網(wǎng)和銅板之間。其與銅板狀相比.銅皮狀自重分量輕、安裝快:與銅網(wǎng)相比.其電磁密封性更 要維持在絕對溫度 以下。系統(tǒng)工作時,揮發(fā)的氦氣遇到冷凝頭重新液化成液體回到容器中以有效防止液氦的揮發(fā)。冷可靠。凝機以

15、液氦作為熱力學循環(huán)物質(zhì),工作原理采用制冷機的工屏蔽工程在完工以后還需請有關專業(yè)機構接國家標準進作方式,冷凝機需要不間斷地工作,以對氦壓機進行冷卻。冷行檢測和驗收。凝機通過水循環(huán)將冷頭上的熱量帶走,冷凝機起到個方面.機房空間設計要求核磁共振設備機房各個部分的面積要求:因設備重,不宜 的作用:一是冷卻氦壓機內(nèi)的液氦循環(huán)介質(zhì),二是冷卻梯度線移動.在設計時應充分考慮這一因素,要預留一定的空間便于 圈及輸出級。冷凝機必須安裝在室外并通過管道連接進入室內(nèi),工作維修。應使安裝、操作、患者就診等非常方便。為了便于患者和時為氦壓機及梯度冷卻提供冷水并把熱交換后的熱水循環(huán)回工作人員甚至擔架、推車等進出,候診室門的

16、寬度應在. 去,再冷卻成冷水進一步循環(huán),循環(huán)介質(zhì)采用蒸餾水。為了保以上.診斷和治療室的門寬應在. 以上,控制室的障冷卻系統(tǒng)不間斷地工作,當冷凝機出故障時,必須用自來水門寬應在. 以上.防護門和轉彎處的凈寬應分別在.和. 以上。為了滿足今后發(fā)展的需要,在設計時一般應考 管使自來水自動轉換進入系統(tǒng),替代冷凝機提供的冷水。慮建立預留室。以備添加新設備。核磁屏蔽效能的檢測考慮到超導型掃描機磁體龐大,且磁漏大小在. 核磁屏蔽效能的檢測原理以上的凈空高度。線的范圍,機房高度一般要求是在 屏蔽體的效率一般由屏蔽因數(shù).確定,設所有屏蔽體材. 儀器的安裝擺放要求料的厚度相同,磁導率肛均勻而恒定閉。即屏蔽體由磁導

17、率設備應安置在機房中央略遠離觀察窗一端的位置, 處處相同的板材構成.將這種屏蔽體置于均勻的靜磁場中.則設備產(chǎn)生高能磁場的方向不能正對著觀察窗。所有的設的定義為:備電線、網(wǎng)線都必須用金屬外殼包在里面,且通過地溝傳導電:墨日線、網(wǎng)線。故設備安裝預先留下電線,網(wǎng)線的地溝端。空調(diào)切式中,風和分別為屏蔽區(qū)內(nèi)給定點在屏蔽前、后的場強,屏記不能安裝在設備的正上方,這樣正對設備制冷會損壞高端精密的設備。 蔽后已知點場強下降越多,屏蔽效率越高,越大。.空調(diào)系統(tǒng)的設計要求 顯然式所表示的屏蔽效率是采用理想屏蔽體的情況,核磁共振設備一般對環(huán)境溫度和濕度的要求很高,特別是靜態(tài)屏蔽的效率主要取決于屏蔽材料的磁導率。但是

18、,實際上計算機房的溫度一般需維持在±,濕度需控制在%一 磁導率的值受許多因素影響,如它所在的磁場場強環(huán)境溫度%。 和屏蔽體的厚度等。當內(nèi)部磁感應強度增加時.磁導率隨之增屏蔽室的通風一般可采用金屬雙層屏蔽網(wǎng)進行屏蔽, 加并達最大值;而當飽和出現(xiàn)時,它又迅速衰減。雙層之間可選用窗戶屏蔽網(wǎng)的間距。雙層網(wǎng)均應固焊在屏蔽 因此,為了保證屏蔽的有效性,必須保證屏蔽體不被飽上.不宜采用螺釘擰固的辦法固定。另外,超導設備還要配備和;另一方面,即使屏蔽體是均勻的.磁力線的密度卻并不均有氦泄漏緊急排風系統(tǒng)。 勻。由此可以推知:屏蔽體磁導率的大小與它的幾何形狀以及通風要求:一是設備問必須安裝下送風和上回風系統(tǒng),磁體 在磁場中的位置有關,也就是說。屏蔽體的磁導率既不均勻.之間不得安裝空調(diào)設備.整個系統(tǒng)必須選擇雙壓縮機。二是應安 也不可能保持恒定。實踐中弘的最好確定辦法就是通過實驗裝緊急排風系統(tǒng),排風量應滿足設計要求,并要安裝濕超管。 來測定。屏蔽體制造廠家通