干货 | 超导型MRI的安装要求
超导型磁共振（Magnetic Resonance Imaging，MRI）系统作为现代医学影像领域中常用的诊断设备已逐步进入各大医院。但是，超导型磁共振系统磁场的均匀度和稳定性受周围环境影响较大，因而其对工作环境的要求较高。本文结合我院2台超导型磁共振（1.5T和3.0T各1台）的安装经验，从机房选址、场地设计、冷却水、空调、电源等方面来探讨超导型磁共振系统的安装要求。
超导磁共振的场强和磁体精度都比较高，因此对周围环境及屏蔽工程的要求也相当高。在场地准备过程中，必须严格按照厂商提供的技术参数和场地要求进行施工。总体分为以下几个步骤，见图1。
图1 核磁共振的场地准备及安装流程
1、机房选址（周边环境）要求
MRI系统的图像质量取决于磁场的均匀性和稳定性：均匀性会受到静态铁磁物体如钢筋、结构梁等的干扰 ；稳定性会受到移动的铁磁物体如汽车、火车、电梯等的干扰；电磁场（如电流流过电缆电线、电动机、发动机或变压器等）也能对磁场产生影响。为明确潜在干扰，干扰源被分为以下7类 ：①静态铁磁性物体（梁、钢筋等）；②移动铁磁性物体（汽车、卡车等）；③移动的磁化物体 ；④电力轨道交通系统（火车、地铁等）；⑤电磁场（电力电缆、变压器、电动机等）；⑥静磁场（其他磁体）；⑦连续和非连续振动。机房选址时应尽量避开这些干扰源 ；若已确定机房场地，则应根据干扰源的类型以及场地情况的不同制定相应的解决方案。
2、场地设计及土建施工
厂家派场地工程师到现场进行实地勘察，并根据磁体质量、磁体强度以及周边环境提出场地设计方案，同时交由专业设计单位设计土建、水电施工方案。施工单位/第三方由客户指定或厂家委托，医院必须监督施工单位/第三方严格按照施工文件中的要求和国家相关规范进行施工。
3、屏蔽施工
屏蔽室的施工和装修必须由院方指定或厂家委托的专业屏蔽公司完成。屏蔽室应符合以下几个要求 ：
（1）MR检查室要求要有射频屏蔽系统，防止射频对外部环境产生干扰，同时也防止外部环境对MR系统产生干扰。
（2） 射频屏蔽需要的衰减值>100dB，频率范围10~130MHz，必须在MR系统安装之前由专业第三方测量确认。
（3）所有连接进扫描室的管线如氧气管、控制电线、失超管等必须通过安装在射频屏蔽系统上的滤波器。厂家提供连接机柜至磁体所需的滤波器，其他功能滤波器由屏蔽公司提供并安装。
（4）屏蔽室通过MR系统接地，对地绝缘电阻>3kΩ。
4、空调要求
检查室严格禁止铁磁物体进入，而且对温、湿度有特定要求，常规做法是单独设置一套恒温、恒湿的精密空调。此空调常放置在设备室内，因设备室内设备较多、散热量大，因此此套空调也同时供设备室使用。此套精密空调最好不要再供控制室使用，否则可能会将噪声引入控制室，不仅会影响医务人员的舒适性，管道设计安装也会变得复杂。控制室可使用独立的分体空调或医院中央空调。如果此套恒温、恒湿空调安装在单独的房间内，注意保持空调系统进风和回风的平衡，避免空调停机从而影响MR系统的正常使用。
5、冷却水要求
需要为MR系统每天24h不间断地提供冷却水。水冷机初级冷却水回路中的流量要保持恒定，不能通过MR系统的内部阀门进行调节。需安装流量计、压力表和温度表，用来监视水冷机运行状态。所有管道须做保温层，防止结冻并减小热损耗。水管必须为不透明材质以防止藻类的滋生。建议配置备用水系统，万一水冷机出现故障，须保证备用水满足流量、温度、压力和纯净度等水质要求。
为了保证水冷机不对MR系统产生影响，建议水冷机室外机与磁体中心的最小距离>5m。为了防止水冷机受到人为的损坏，同时也为了防止非专业人员在接触水冷机时发生意外，建议在水冷机的周围设置防护措施，如栅栏、围墙等。同时，为了保证冷水机组的正常工作，必须保证室外有足够的散热空间，在机组的周围预留一定的空间。
在进行水系统维护和管道清洗时，建议进行补水和排水，因此室内靠近水箱的位置需预留一个供水口和一个排水口。另外水冷机必须适应初级冷却水的水质条件，并且向设备输入的水质应符合相关要求。
安装位置必须保证系统运行不受外部干扰、工作人员不受危害、其他敏感设备的功能不受磁场的影响。建议在0.5mT限制区设置磁场警示标志，如果指定区域磁通密度>0.5mT, 必须在该区域设置警告标志并作限制进入措施。
1、磁场对其他设备的干扰
由磁体产生的磁场可能波及MR设备所在区域外的空间，这类空间称为磁场影响区域。磁场影响区域内的某些设备和系统的功能会受到磁场的影响，在布局时必须予以考虑。影响程度取决于不同设备及其系统部件的敏感性（表1）。建议在检查室的墙体上增加铁磁屏蔽。
表1 典型设备允许最大磁通密度限制要求
2、噪声和震动干扰
磁共振设备运行会产生一定的噪声，应依据当地的法规，做噪声处理。各功能间的噪声要求，见表2。地面的振动会影响磁场的稳定性，对磁共振图像产生干扰。在0~50Hz频率范围内，由建筑物传给磁体的各个方向最大震动加速度≤ -80dB（g）。解决振动的办法可以是去除振动源、削减振动的传递、改良机房的结构等，例如 ：靠近主要马路大型车辆的振动，多数属于浅层水平传递，可以在磁体主设备基础周边挖1.5~2m深壕沟填充防震材料后，再进行基座的浇筑 ；如果振动较深，建议由专业公司提供解决方案。
表2 各功能间的噪声要求 单位：dB（A）
3、安全条件
在控制区域内，必须遵循以下安全原则 ：①在MR所在区域，必须设定一个控制区域，此控制区域为0.5mT（5G）磁力线的超出范围，在此区域内必须有例如“警告：此处有强磁场”等的警示标志，警示标志必须清晰可见；②带有心脏起搏器、神经刺激仪、胰岛素泵或其类似设备，以及铁磁材料植入物（如外科支架、人工心脏瓣膜、假肢或金属碎片等）的有关人员，禁止进入该区域；③检查室的入口处须设置安全措施如金属探测仪等，防止带有禁入物品的人员进入检查室 ；④液氦容器（杜瓦罐）不能随意带入检查室内，除非确定杜瓦罐是由非铁磁材料制造 ；⑤铁磁物体必须放置在检查室外，这些物体会被吸到磁体上，可能会对病人或医务人员造成伤害，或损坏设备；⑥磁场屏蔽要根据现场实际情况，使控制区域最小化或者使磁场在检查室内。
在紧急停磁安全方面，需要注意3个方面：①MR系统紧急停磁开关只能在紧急情况下使用 ；②如果医疗急救需要使用有磁医疗仪器，病人首先要从检查室中转出 ；③如果为了执行生命救护和其他安全措施，工作人员进行了停磁，磁场中心强度在30s内将降到20mT（200G）以内。
1、磁体和检查床
以飞利浦Achieva 3.0TTX为例，磁体和检查床总重约5830kg。因此，扫描室地面必须具有充足的承重能力，且承重设计应符合安装要求并得到建筑设计部门的认可。MR系统5个机柜的重量，见表3。设计和选择场地时要将机柜重量考虑在内。
表3 MR系统机柜重量一览表 （单位：kg）
2、设备外型尺寸和运动范围
磁体和检查床移动和安全范围，见图2。设计和选择场地时也要将该范围考虑在内。
图2 磁体和检查床移动和安全范围 （单位：mm）
1、电源要求
配电设备的安装要符合国家标准，具体指标要求如下：电压380/400(1±10%) V，三相五线制；频率为(50±1)Hz；线间不平衡最大为2%；接入功率VQ-engine为110kW ；瞬间功率为140kW；线内阻最大为95MΩ ；主交流接触器最小为100A。
保证 MR 设备的主电源内阻≤150MΩ，且主电源必须和MR设备的辅助电源以及其他大功率电感性负载分开，如空调、电梯、冷冻机等，避免这些设备起停时引起的波形失真和电压波动干扰MR的图像质量。稳压电源和UPS系统会增加电源的内阻， 可能会影响 MR 的图像质量。因此，在供电情况良好的情况下，可不安装此类设备。
2、接地
必须确保整个MR系统只有一个接地参考终端，并且可以方便地连接到接地点。由于MR设备的接地系统与射频屏蔽室的接地系统通常采用联合接地方式，即共用接地点，因此要求接地电阻≤1Ω。每年要提供保护接地的测量报告。
3、扫描室内的照明和插座
检查室内推荐使用白炽灯或卤素灯。为了避免射频干扰，严禁使用荧光灯、节能灯、电子调光灯等。为了提高病人的舒适感，建议不要在扫描床和磁体背后的正上方设置照明措施。磁体的周围可设置低流明（约200Lux）的、用于病人检查的光源以及高流明（约500Lux）的、用于安装维修的电源。在检查室周围的墙上，需要安装10A通用电源插座，便于医院设备的使用。10A通用电源插座和照明灯具必须安装在吊顶上部隔层内，靠近磁体顶部，以便维修使用。
1、屏蔽室内失超管的要求
失超管是一条排气管道，可将磁体内蒸发的氦气迅速地排到室外。失超管必须能承受-269℃的低温 ( 厂家提供的失超管波导和管道在任何情况下都不能修改 )。屏蔽室内的失超管外周必须做保温处理，保温材料厚度为75mm，保温层由屏蔽公司提供并安装。在确定屏蔽室内失超管的具体走向和失超管波导的安装位置时，需要考虑以下几点：
（1）从磁体上方的失超管接口到失超管波导之间的最大距离为5.5m，在任何情况下都不能延长。
（2）失超管的允许转弯半径最小为管道直径的1.5倍（300mm） 。
（3）失超管波导推荐安装在屏蔽室的墙上，而不是顶上。
（4）尽量不要将失超管安装在检查床运动范围内的上方，如果有冷凝水从管道滴落，可能会对人体造成伤害。
（5）当失超管短波导部分朝屏蔽室内安装时，允许的最小屏蔽高度为3410 mm；当失超管长波导部分朝屏蔽室内安装时，允许的最小屏蔽高度为3700 mm。
2、屏蔽室外失超管的要求
屏蔽室外失超管的材料和总体设计要求如下 ：
（1） 失超管的材料厚度：铝管≥ 3 mm，不锈钢管≥0.5mm。
（2）失超管及接头，绝缘材料必须能承受-269℃的低温。
（3）失超管必须能承受失超情况下最大4Bar的压力，必须做保温处理，保温材料厚度75mm。
（4）失超管之间的连接处应焊接良好，不漏气滴水，能承受前述的最大压力。
（5）凡有可能聚积水的地方要开一个2mm的排水洞。所有排水洞的位置须列明在纸上，并贴在磁体顶部喷出阀附近，以便定期巡查。
（6）失超管的固定需考虑失超情况下管道受到的反作用力，反作用力预计为 1000 N。
在开始安装之前，有关失超管的所有安全事宜首先要得到厂家的确认。这不但有助于保护人身安全，也可避免不必要的返工和安装延迟。以下几点在设计时也必须予以考虑：从屏蔽室外到排放出口的整个管道走向； 管道长度；管道直径；弯曲角度；转弯半径。
液氦(He)和氦气对于超导磁体是消耗品，需要使用专用的容器运送进检查室，容器的大小和质量应该向当地的制冷剂供应商咨询。磁体冷运离开工厂时液氦面水平大约是70%，在冷头不工作的状态下，运输过程中液氦每天挥发约5.4%，磁体就位静止后液氦每天挥发约4.0%。为了尽量减少液氦的挥发，磁体到达现场后，应使冷头尽快投入工作。在超导状态下，磁体的液氦面警戒水平为40%，当液氦面降至40%时，需立即进行液氦补充，否则，一旦失超，磁体就会受到损伤。
来源：中国医疗设备
作者：曾锦清、李建均、冯罕博，广州医科大学附属第一医院设备科
筑医台编辑出品
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筑医台
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