伍子英 蔡名金

隨著醫(yī)療科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，大型醫(yī)療設(shè)備裝機(jī)量逐年上升，為提高醫(yī)院的診療和科研水平，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)系統(tǒng)的裝機(jī)量也越來越多，而機(jī)房磁干擾評估及選址合理性，直接影響到MRI系統(tǒng)安裝使用效果，關(guān)系到MRI系統(tǒng)的正常使用。為此，本研究就機(jī)房工程建設(shè)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合MRI系統(tǒng)安裝中的技術(shù)要求，闡述對機(jī)房環(huán)境的選址及場地位置的選擇。

1 核磁共振機(jī)房選址

低壓大電流的干擾源近場以磁場為主，根據(jù)其具體特點(diǎn)選址時(shí)應(yīng)充分考慮磁體發(fā)出的磁力線及外來磁干擾影響，需考慮MRI系統(tǒng)所在的等中心點(diǎn)位置在運(yùn)行中所受外部干擾而影響磁場的均勻性，并保證人員的安全和其他敏感設(shè)備的功能不受磁場的影響，充分兼顧到患者和工作人員的安全，同時(shí)兼顧運(yùn)輸通道及設(shè)備吊裝空間[1]。各類磁體重量為4～10 t不等，在招標(biāo)采購結(jié)果及商務(wù)合同未最終確定以前，存有不確定性[2]。磁體擺放地面承重可能達(dá)到10 t以上，并需同時(shí)對磁體地面、樓層整體結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行承重分析和風(fēng)險(xiǎn)評估(如圖1所示)。

圖1 磁力線示意圖

2 核磁共振機(jī)房外部環(huán)境影響

MRI系統(tǒng)對外界磁場的穩(wěn)定性較敏感，磁體的強(qiáng)磁場與周圍環(huán)境中的大型移動(dòng)金屬物體可產(chǎn)生相互影響，機(jī)房及周邊的鐵磁物質(zhì)和外布磁場會(huì)影響中心磁場的均勻度。雖然采用技術(shù)手段平衡來影響以保持中心磁場的均勻度，而勻場所能平衡的外部影響是有一定限度的，場地附近的變壓器、電機(jī)等電感設(shè)備不定時(shí)通過的電流產(chǎn)生磁場會(huì)影響圖像質(zhì)量，要預(yù)防通過勻場無法消除磁場不均勻性的狀況發(fā)生。

根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合各綜合因素進(jìn)行場地布局設(shè)計(jì)，整合論證方案進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)計(jì)劃擺放擬出草圖，尤其注意自磁體中心點(diǎn)發(fā)出的5高斯線，尤其對心臟起搏器等可能受到的干擾，裝有心臟起搏器、神經(jīng)激勵(lì)器、胰島素泵或其他生物激勵(lì)器不能進(jìn)入第5高斯線圈內(nèi)，要按磁屏蔽及射頻屏蔽的要求加以周密考慮[3]；失超管務(wù)必對排放峰值、管道走向尺寸認(rèn)真評估，同時(shí)兼顧水冷機(jī)、精密空調(diào)以及醫(yī)生辦公室、更衣室、候診和登記區(qū)域的布局(如圖2所示)。

由于左側(cè)為院內(nèi)車道，通過2個(gè)方案比較，磁體長軸(Z軸)與道路走向平行，予磁屏蔽及射頻屏蔽措施后可達(dá)使用要求，選擇該方案(如圖3所示)。

圖2 行車道垂直于磁體長軸高斯線分布俯視圖

圖3 行車道平行于磁體長軸高斯線分布俯視圖

3 核磁共振機(jī)房內(nèi)部環(huán)境影響

3.1 磁場靜態(tài)干擾

在磁體下方布局時(shí)應(yīng)考慮，鐵梁、鋼筋水泥和磁共振檢查室的地板中不宜有超過一定限量的鐵磁性物質(zhì)，沿磁體中軸線兩側(cè)各3 m的范圍內(nèi)，距磁體中心Z軸1250 mm以內(nèi)，地板內(nèi)所含的均勻分布鐵磁性物質(zhì)(如鋼筋)不能超過25 kg/m2(如圖4所示)。

圖4 磁體高斯線分布側(cè)視圖

非均勻的鐵磁性物質(zhì)(如鋼梁)，如其長軸方向與磁體中心軸相互垂直，必須距離磁體中心1250 mm以外；其他角度的情況下，必須距離磁體中心1600 mm以外。體積和重量較大的鐵制結(jié)構(gòu)必須離磁體等中心至少2.5 m以上，以避免無法通過勻場來消除磁場的不均勻。由于鐵磁性物質(zhì)的磁體可感應(yīng)出很強(qiáng)的感應(yīng)磁場，因此鐵磁性物質(zhì)不宜用于檢查室內(nèi)。如果鐵磁性物質(zhì)必須被使用，則必須被放置在距離磁體等中心至少2.5 m遠(yuǎn)的地方，以免對磁場產(chǎn)生影響。室內(nèi)所有電線穿管都需采用非磁性線管，所有接入檢查室的電線和機(jī)械連接及管道等，都必須通過射頻過濾器或波導(dǎo)管過濾；為了避免引入外來的射頻噪聲，管道穿過波導(dǎo)管應(yīng)為不導(dǎo)電段[4]。

3.2 水管水槽及高斯線影響

(1)避免水管及水槽等從檢查室的房頂通過，以防止有可能發(fā)生水泄漏到射頻屏蔽上，并探明掃描室下面，尤其磁體下應(yīng)避免有管道經(jīng)過，并且可承重。

(2)若附近有磁共振設(shè)備，要確保相鄰磁共振設(shè)備的第3高斯線無交叉[5]。

4 核磁共振機(jī)房外部環(huán)境影響

4.1 磁場動(dòng)態(tài)干擾

基于磁場的穩(wěn)定性，不定時(shí)電流流過在磁體附近的動(dòng)力電線，變壓器或電動(dòng)馬達(dá)都會(huì)產(chǎn)生影響，磁體的強(qiáng)磁場與周圍設(shè)備會(huì)產(chǎn)生相互影響，為不使此類物體對主磁場產(chǎn)生較大影響，在主磁場變化允許的范圍內(nèi)，不同的物體對應(yīng)于到磁體等中心，為避免可能存在的干擾，物體到磁體等中心的最小距離見表1。

表1 物體到磁體等中心的最小距離(m)

4.2 地鐵與車道影響

(1)遇有地鐵或地鐵規(guī)劃項(xiàng)目的場地，必須保證與地鐵有足夠的距離，地鐵列車通過密度為平均3 min通過1列，因此磁體長軸(Z軸)必須與地鐵行走方向平行，最大限度減少移動(dòng)金屬對靜磁場的干擾[5]。

(2)如機(jī)房與車道無法達(dá)到最小距離，應(yīng)考慮磁體長軸(Z軸)與道路走向平行，加以射頻屏蔽和磁屏蔽措施達(dá)到使用要求。

5 核磁共振機(jī)房的屏蔽

通過各種屏蔽體吸收或阻隔電磁場騷擾的侵入，限制內(nèi)部能量泄漏出內(nèi)部區(qū)域(主動(dòng)屏蔽)防止外來的干擾能量進(jìn)入某一區(qū)域(被動(dòng)屏蔽)或者屏蔽體可將電磁輻射能量限制在其內(nèi)部，以防止其干擾其他設(shè)備，是對直流或低頻磁場的屏蔽，屏蔽效能為10～100 MHz≥100 dB，對地絕緣性為＞3～10 kΩ[1]。

5.1 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與建造方法

(1)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 12190-90“高性能屏蔽室屏蔽效能的測量方法”驗(yàn)收核磁共振機(jī)房。

(2)建造方法不限于單層屏蔽、雙層屏蔽、雙層電氣隔離屏蔽、螺栓緊固、固定式、可拆卸式和焊接式[6]。

5.2 施工工藝

施工工藝分為焊接式、拼裝式兩種，屏蔽殼體用紫銅板采用銅焊或氬弧焊連接成六面體作為屏蔽層，地面用絕緣板隔離。焊接式按照現(xiàn)場形狀焊接而成，優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量好，耐久性強(qiáng)，施工靈活。拼裝式工藝要求現(xiàn)場尺寸必須準(zhǔn)確，事先將板厚0.15 mm左右的銅板安裝在一定規(guī)格的木骨架上，在現(xiàn)場拼接，接口使用銅網(wǎng)壓縫，優(yōu)點(diǎn)是施工簡單且工期短[4]；通過本單位先后2臺(tái)磁共振機(jī)房的工作實(shí)例予焊接式、拼裝式施工工藝對比，拼裝式工期明顯快于焊接式施工工藝。

5.3 屏蔽功能

屏蔽分為射頻屏蔽和磁屏蔽。射頻屏蔽的紫銅板作屏蔽材料屏蔽電磁波的干擾。磁屏蔽通常采用硅鋼板做屏蔽，鋼板厚度按核磁單位大小確定。①采取磁體自屏蔽措施將磁體產(chǎn)生的邊緣雜散磁場縮減到盡可能小的空間區(qū)域內(nèi)；②可以通過增加磁體間的面積和高度，將其自然、被動(dòng)地包容在磁體間內(nèi)；③采用磁屏蔽的方法將其完全徹底、主動(dòng)地屏蔽于磁體間內(nèi)[7]。

5.4 屏蔽觀察窗

產(chǎn)生屏蔽效能的屏蔽觀察窗不是玻璃，而是屏蔽材料，需透光率好，屏蔽玻璃金屬絲網(wǎng)的十分重要，觀察窗為銅、鋁、鍍鋅鐵絲、銀絲或者鍍銀的網(wǎng)絲等金屬屏蔽材料，也可以選用不銹鋼網(wǎng)。其原理為利用電磁感應(yīng)的作用進(jìn)行屏蔽，電磁場在屏蔽體上所感應(yīng)的渦流，達(dá)到衰減通過的能量目的，即利用屏蔽材料的導(dǎo)電性和磁性將電磁波反射或吸收，達(dá)到屏蔽的目的。

5.5 屏蔽門

(1)青銅指型彈簧片包框密封，單刀或雙刀密封屏蔽，無磁鎖具組成。

(2)刀插式屏蔽門和平移式屏蔽門：①刀插式屏蔽門為推拉式，現(xiàn)今使用最廣泛的屏蔽門，青銅指型彈片復(fù)合刀口，單刀或雙刀密封屏蔽；②平移式屏蔽門開啟過程不占屏蔽室使用空間，以壓縮空氣使氣襄充氣，使青銅簧片緊密接觸在門扇銅板上。

(3)基于MRI系統(tǒng)失超的可能及消防七氟丙烷氣體滅火設(shè)施的考慮，應(yīng)采用推拉刀插式屏蔽門，從里往外推開，有利于緊急時(shí)疏散受檢者，平移式屏蔽門不宜選用。

6 結(jié)語

MRI系統(tǒng)安裝時(shí)的核磁共振機(jī)房規(guī)劃應(yīng)充分考慮磁體發(fā)出的磁力線及外來磁干擾等因素影響，同時(shí)應(yīng)注意高碳通導(dǎo)率鐵磁性屏蔽室的非線性特性[8]除對磁場干擾而采取的屏蔽措施及附屬設(shè)施等運(yùn)行環(huán)境的要求外，還必須滿足病患及醫(yī)務(wù)人員的安全和舒適性的要求，大電感設(shè)備通過電流產(chǎn)生磁場會(huì)影響圖像質(zhì)量，要預(yù)防無法通過勻場來消除磁場不均勻性的狀況發(fā)生，避免頻繁啟動(dòng)的高壓、大電流設(shè)備的干擾[9-10]。對失超管安裝務(wù)必對磁體類型、氦氣量、失超時(shí)排放峰值、磁體失超管尺寸認(rèn)真評估，失超管的安裝出口周圍不宜有空調(diào)進(jìn)風(fēng)口[11]。隨著城鎮(zhèn)軌道交通的發(fā)展，必須考慮遇有地鐵時(shí)與地鐵軌道有足夠的距離，磁體長軸(Z軸)必須與地鐵行走方向平行，掃描室遇道路較近時(shí)磁體長軸(Z軸)也應(yīng)與道路走向平行，最大限度減少移動(dòng)金屬對靜磁場的干擾。超導(dǎo)MRI設(shè)備機(jī)房是技術(shù)涉及面廣、多學(xué)科的綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，因此需對磁干擾及屏蔽作認(rèn)真分析，使MRI系統(tǒng)安裝及使用得以順利完成。

參考文獻(xiàn)

[1]趙海濤，陸軍，魏光全，等.超導(dǎo)磁共振成像系統(tǒng)場地設(shè)計(jì)淺析[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008，29(9)：110-111，113.

[2]劉立亞，史大鵬.高場磁共振設(shè)備安裝的一些經(jīng)驗(yàn)[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2011，26(1)：80-81.

[3]李珩書.淺談磁共振成象系統(tǒng)的防干擾[J].建筑電氣，1995(1)：34-37.

[4]Michael F.Koskinen，林秩文.磁共振成象(MRI)工作室的設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)考慮[J].國外醫(yī)學(xué)(生物醫(yī)學(xué)工程分冊)，1987，10(1)：39-42.

[5]曾鋒.醫(yī)療磁共振設(shè)備機(jī)房選址與設(shè)計(jì)分析[J].中國醫(yī)院建筑與裝備，2008(5)22-27.

[6]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).高性能屏蔽室屏蔽效能的測量方法：GB 12190-90[J].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[7]孫紅兵.MRI場地布局和施工準(zhǔn)備中那些不可忽視的細(xì)節(jié)[EB/OL].(2016-08-16)[2017-5-22].http：//health.sohu.com/20160816/n464510792.shtml.

[8]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).電磁屏蔽室屏蔽效能的測量方法：GB 12190-2006[J].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[9]曾錦清，李建均，馮罕博.超導(dǎo)型MRI的安裝要求[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2013，28(10)120-123.

[10]田維良，許開喜，朱伯光，等.3.0T高場醫(yī)用磁共振設(shè)備安裝工程方案探討[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2017，14(4)：149-151.

[11]孫繼光，何曉彬，步巖生.3.0T高場強(qiáng)核磁共振設(shè)備機(jī)房布局及施工準(zhǔn)備[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2013，10(10)：53-55.