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磁共振成像基础(五)之信号采集、图像处理及软件系统

医学影像人 发表于 2019-1-7 17:36:51 | 显示全部楼层 [复制链接]
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                      信号采集、图像重建系统及主控计算机
3.5.1信号采集
信号采集(signal acquisition)也称为信号采样(signal sampling)或者数据采集(data acquisition),是指对相敏检波后的两路信号,即质子群的静磁化强度矢量M0的实部(Mx)和虚部(My)信号分别进行模数(A/D)转换,使之成为离散数字信号的过程。这些数字信号经过累加及变换处理后就成为重建MR图像的原始数据(raw data)。在MRI设备中,射频系统和信号采集系统合称为谱仪系统(测量系统)。图像重建的任务则是根据谱仪系统所提供的原始数据来计算可显示的灰度图像。信号采集和图像重建是磁共振成像的最后一个步骤。
3.5.1.1采样和采样保持
磁共振信号是随时间连续变化的模拟信号。模拟信号转换为数字信号后便于进一步处理,如累加、存储、变换和运算等。A/D转换就是将模拟信号变换为数字(离散)信号的过程。A/D转换可分为采样和量化两个步骤。
⑴采样
采样就是把输入信号某一瞬间的值毫无改变地记录下来,或者说采样是把一个连续时间函数的信号,用一定时间间隔的离散函数来表示。根据奈奎斯特(Nyquist)采样定理,为不使原始信号波形产生“半波损失”,模数转换器(ADC)的信号采样率至少应为原始信号最高频率的两倍。即对于一个有限带宽信号,只有采用超过奈奎斯特率的信号采样频率对其采样,才能保证离散化的数字信号可以完全逆转换恢复到原来连续的模拟信号。
磁共振信号的频谱取决于梯度磁场和层面的大小。当MRI设备中使用的梯度场在0.01~0.1mT/cm之间时,其相应的MR信号频率应为12~120kHz,因此,信号采集系统的采样频率至少应在24~240kHz以上。目前1.5T 和3.0T MRI设备的射频信号采样率一般在700KHz到3MHz之间。
⑵频率分辨率
采样信号的频率分辨率(frequency resolution)是指信号采样频率与采样点数之比。采样点数及采样频率共同决定了采样信号的频率分辨率。在MRI设备中,信号的采样点数由扫描矩阵在频率编码方向上的矩阵元素数所决定,这一数值同时也决定了该方向上的空间分辨率。
⑶采样与保持
采样和保持是两个不同的概念。采样是指把输入信号毫无改变地采纳下来,送入系统进行处理;而保持是指把采样最后一瞬间的信号记录下来,以免信号的幅值在模数转换器件由模拟到数字的量化过程中发生改变,这个量化(数字化)过程高速进行,因此非常短暂,一般在微秒级。
在A/D转换过程中,设△t为一个采样周期,则所谓采样值的保持,是指在0、1△t、2△t等时间段内保持采样所得到的信号值为一个常值,或者在△t的部分时间内是个常值,以便给ADC预留充足的时间(微秒级)对这一常值进行高速A/D转换。这样,连续模拟信号在经过采样、保持之后,所得到的是一系列平顶脉冲。
3.5.1.2量化和量化误差
采样把连续的磁共振模拟信号转换成为由一系列的断续平定脉冲构成的采样保持信号。以数字值表示这些平顶脉冲幅度的过程称为量化。量化过程中引入的误差就是所谓的量化误差,其大小取决于A/D转换器的精度,即数字值细化的程度:数字值划分得越细,引入的误差就越小。该数字值的表达一般采用二进制数据以便于计算机的存储和处理。
3.5.1.3信号采集单元
射频信号采集单元是MRI设备中的关键部件,目前射频多通道(4、8、16、18、32通道)技术已经广泛应用于从0.3T永磁型MRI设备到7.0T超导MRI设备中。多通道射频技术带来革命性变化,磁共振成像速度、图像空间分辨率、时间分辨率、以及图像质量均得到全面的提高,MRI设备快速序列的成像速度已经接近单排螺旋CT螺旋扫描的水平。
信号采集单元的核心器件是A/D转换器。A/D转换器的两个重要指标是转换速度和精度。因为A/D转换的过程分为采样保持和量化两个步骤,因此这两个步骤的快慢将影响A/D转换的速度。A/D转换精度一般以输出二进制数据的位数来表示。在MRI设备中,一般采用16位的A/D转换器进行磁共振信号的数字化,16位A/D转换器可有15536种取值,量化精度很高。经过数字化后的信号数据经数据接口和数据总线被送往数据缓冲器暂存,并进行数据预处理和影像重建。上述每一个过程都是在序列发生器以及有关控制器的作用下完成的。
3.5.2数据处理和图像重建系统
3.5.2.1数据处理流程
MRI设备信号采集单元A/D转换所得数据不能直接用于图像重建,还需进行一些数据处理,这些处理包括数据字的拼接和重建前的预处理等。未经处理的数据称为ADC数据(analog to digital conversion data);经过拼接的带有控制信息的数据称为测量数据(measurement data);在图像重建系统中经过预处理的测量数据称为原始数据(rawdata);原始数据经重建后得到磁共振图像数据(image data);图像数据通过影像显示的窗口技术转化为相应的灰阶,从而得到显示出来的磁共振图像。
3.5.2.2数据处理
ADC数据是关于磁共振信号的基本数据,不包含任何控制信息及标志信息,仅用ADC数据重建MR图像是不可能的。因此,首先需要在ADC数据中加入图像重建必需的信息,这些信息包括:扫描计数器之值(关于扫描和列的信息)、ADC数据的类型(实部或虚部)、生理信号门控数据、层号等。上述信息统称为识别信息或标志信息(identification information)。由于ADC数据不可压缩,在MRI设备中经常采用增加字长(实际为拼接)的办法扩充数据的信息容量。
在MRI设备中,一般采用16位的A/D转换器,因而ADC数据的长度为16位,正好是计算机系统中一个字(word)的长度(相当于2个字节)。在ADC数据上再拼接一个16位的含标志信息的标识字,就得到了32位的测量数据。可见为了提高数据的传送和处理速度,图像处理阵列至少应采用32位的计算机进行数据处理。
3.5.2.3图像重建
图像重建是对原始数据的高速数学运算,如果采用主控计算机的硬件和软件来完成如此大量的运算任务,速度太慢,是不可能的。因此,需要开发专用的图像阵列处理器完成图像重建任务。图像阵列处理器一般由数据接收单元、高速缓冲存储器、数据预处理单元、算术和逻辑运算部件、控制部件、直接存储器存取通道、以及傅里叶变换器组成。在高速图像阵列处理器中,所有的数学运算均由固化的硬件和微码完成,目前重建一幅MR图像的最快速度仅仅需要600微秒。
图像重建的运算主要是快速傅里叶变换(fast Fouriertrans-from,FFT)。FFT包括行和列两个方向,因而运算量极大。FFT速度的快慢,基本上决定着图像重建的速度。例如,美国通用电气(GE)公司的Signa Twinspeed HD MRI设备目前已能完成1700幅/s的高速图像重建,而未来的MRI设备预计将能具备4000幅/s以上的高速图像重建能力。
根据上面的讨论,每幅图像应该对应两个原始数据矩阵,一个表示信号的实部Mx,另一个则为信号的虚部My(如图3-22所示)。实部和虚部矩阵均被送入傅里叶变换器,分别进行行和列两个方向的快速傅里叶变换,以便还原出带有定位信息的实部和虚部图像矩阵。此后,图像处理器再对这两个矩阵的对应点取模,就得出一个新的矩阵,这一矩阵称为模矩阵。模矩阵中每个元素值的大小正比于每个体素磁共振信号的强度,因而,以其作为灰度值显示出来时就得到所需的磁共振图像。
3.5.3主控计算机及图像显示系统
在MRI设备中,计算机(包括微处理器)的应用非常广泛。各种规模的计算机、单片机、微处理器,构成了MRI设备的控制网络。MRI系统的操作、控制、协调、安装、维护等需要计算机完成;磁共振信号的采集、处理、显示及储存亦须依靠计算机完成。MRI扫描得到的数据和图像较CT复杂,因此,其计算机要求大容量、大内存、有快速的运算能力及良好的软件支持。MRI系统中多采用小型化、高性能的计算机。
3.5.3.1计算机硬件概述
计算机硬件包括主机和外部设备。主机由中央处理器(CPU)和主存储器组成,外部设备包括存储器、输入、输出设备等。
A/D转换器将MR信号转换成数字信号传输到CPU的阵列处理器处理,并进行傅立叶转换,运算的结果是一个数字阵列,扫描过程中,原始数据经缓冲器进入硬盘,扫描结束后计算机重新输入原始数据重建,然后按灰阶的数值排列组合成MR图像储存于主存储器(硬盘)中,并在显示器屏幕上显示,从硬盘可提取数据转存于磁带或光盘以长期保存,CPU还驱动、控制和协调各分系统的工作,硬盘还用于存储一些CPU暂时不用的程序。外存储器由磁带和光盘构成,主要用于存储图像和原始数据,还用于存储一些备份文件和程序。输入设备包括主控台,主要用于将程序和成像参数输入计算机,对扫描过程进行干预和控制,输入设备将各种形式的信息变成计算机内的二进制代码的形式。输出设备包括显示器,医用胶片成像设备及网络传输设备等,磁共振成像仪的显示系统具有较高的分辨力(可全分辨率显示512×512或1 024×1 024矩阵的MR影像)。胶片打印设备目前多采用干式激光相机进行打印。
3.5.3.2主控计算机系统
⑴主控计算机系统
主控计算机(host computer)系统由主控计算机、控制台、主控图像显示器、生理信息显示器(显示受检者心电、呼吸等电生理信号和信息)、图像硬拷贝输出设备(激光相机)、网络适配器以及谱仪系统的接口部件等组成(图3-23)。其中图像显示器通常又是控制台的一部分,用于监视扫描及MRI设备的运行状况。
主控计算机协系统主要是控制用户与MRI设备各系统之间的通信,并通过运行扫描软件来满足用户的所有应用要求。主控计算机拥有扫描控制,病人数据管理,图像归档、打印、评价,以及机器检测(包括自检)等功能。此外,随着医学影像标准化的发展,主控计算机系统还必须提供标准的网络通信和信息标准化接口,例如DICOM3.0、IHE、HL7等接口。
⑵主控计算机的组成
主控计算机是MRI设备的调度指挥中心,它介于用户与MRI设备的谱仪系统之间。主控计算机主要由中央处理单元(CentralProcessing Unit,CPU)、内存储器、外存储器、接口组成。
过去MRI设备的主控计算机选用性能优异的小型机或UNIX工作站,然而,随着二十年来个人计算机(PC)软硬件技术的迅猛发展,现在一部分厂家转而以基于Intel CPU和Windows/Linux运算平台的工作站级、高性能计算机作为主控计算机,这样一方面降低了制造成本,另一方面加快了主控计算机软硬件升级换代的速度,以适应磁共振影像学的迅猛发展和技术需求。
⑶控制台
控制台一般由键盘、显示器、鼠标、光盘驱动器、主控计算机等部件组成(图3-24)。有些MRI设备还配有触摸屏(touch screen)。
3.5.4图像显示系统
原始数据在图像阵列处理器完成图像重建后,磁共振图像立刻传送至主控计算机的硬盘中。随后,这些图像可供放射医师和技师在控制台上查询、检索、浏览、窗宽窗位调节、标记、排版打印胶片、继续完成高级影像后处理等工作。这一系列过程均离不开磁共振图像的显示。
图像显示器的性能对图像浏览和诊断工作有一定影响,因此MRI设备选配专业级彩色液晶显示器,目前阴极射线管(CRT)显示器已经被完全淘汰。液晶显示器尺寸一般选择19英寸或更大,显示矩阵至少为1280×1024,场频(即刷新速率)为达到无闪烁的要求,应达到75Hz或更高。为达到观察高空间分辨率和高对比度分辨率磁共振影像的目的,显示器像素点距应该在0.29mm或更小的数值,对比度至少应达到600:1,亮度应高于270cd/m2。为观察磁共振动态成像图像,液晶显示器响应时间应低于20毫秒。为方便观察者从不同视角观察液晶显示器上的影像,其上下和左右的视角应该在±85°以上。目前16:9宽屏幕显示器逐渐取代传统4:3显示器,以便将生理信号显示器所显示的信息在宽屏幕图像显示器中同屏显示,并取消生理信号显示器。
3.5.5主控计算机中的软件
任何计算机系统都是由硬件和软件共同组成的,“软”、“硬”结合才能充分发挥计算机系统的功能。磁共振成像系统的运行均由软件系统来实施,在MRI设备的主控计算机上运行的软件包括系统软件和应用软件两大部分。
3.5.5.1 MRI设备软件和硬件的关系
MRI设备软件和硬件的关系如图3-25所示。MRI设备整机可划分为用户层、计算机层、接口层和谱仪系统层等四层结构。但从控制的观点来看,又可将其分为软件和硬件两层结构。这两种结构分层方法,都有利于对MRI设备逻辑结构的正确认知和理解。无论何种办法,应用软件总是位于最顶层,它通过操作系统等系统软件与主控计算机发生联系,从而控制整个MRI设备的运行。因此,对于用户来说,充分了解主控计算机系统中运行的软件是十分重要的。
3.5.5.2系统软件
系统软件(system software)是指用于计算机自身的管理、维护、控制和运行,以及计算机程序的翻译、装载和维护的程序组,是计算机厂家设计用来支持计算机常规运行的程序,如实时磁盘操作系统和资源分享执行程序等。
系统软件又包括操作系统、数据库管理系统和常用例行服务程序等三个模块,其中操作系统(OS, operating system)是系统软件的核心。目前在医学影像成像设备中广泛使用着的操作系统有Windows、Linux、Solaris(Sun)、IRIX(SGI)等,其中后三者均为真正多用户、运行稳定可靠的UNIX操作系统。
3.5.5.3应用软件
应用软件(application software)是指为某一应用目的而特殊设计的程序组,位于MRI设备系统结构的最顶层。它一方面从用户那里直接得到需求信息,另一方面它将用户的请求转变为控制数据发往谱仪系统设备,以便获得测量数据,最后,再根据用户的要求输出所需信息,例如磁共振图像。应用软件是由磁共振厂家设计并用于MR系统诊断和现场调整的程序,以及用户操作软件程序。在MRI主控计算机系统中运行的应用软件就是用户操作软件,其中包括成像操作软件和影像分析软件等软件包。这一软件包通常由包括受检者信息管理、影像管理、影像处理分析、成像操作、系统维护/调整、MR系统软件诊断、网络管理和主控程序等子系统组成。
⑴受检者信息管理:受检者信息既可以从键盘输入,也可以应用DICOMWorklist(工作表)功能从PACS-RIS集成信息系统中直接获得受检者信息,工作表的应用解决了手工输入容易发生差错的问题,同时提高了工作效率。信息管理模块将上述信息以数据库形式保留,可供检索查询。
⑵、影像管理:该模块是专为影像的存储、拷贝、删除、输出等操作而设计的程序,它所完成的任务可称为影像调度。影像信息同样以数据库形式保留,可供检索查询,查找硬盘上患者一般资料和MRI影像资料,磁盘影像数据的读出写入、转存及删除等等。
⑶、影像处理分析:其功能是实现影像的各种变换,以及影像的后处理、分析等工作和任务。影像分析系统的主要功能是影像显示和诊断分析,按照特定要求显示、调节灰度(窗宽、窗位)、改变影像大小、位置显示方式,影像的注释和标识,统计兴趣区(ROI)内的灰度,象素数和信号强度,影像的计算与测量等等。
⑷成像操作:是应用软件的核心,是控制MRI设备扫描成像的“中枢”。在其扫描控制界面上提供数十个以类别区分的扫描序列供用户选择应用。扫描序列的组织和列表有按照扫描部位、器官、以及成像方法分类的,也有按照所用线圈进行分类的。无论采用何种方法,均以方便用户选择、操作、应用为目标和宗旨。成像操作系统的主要功能是按用户的指令进行数据采集和影像重建,影像重建通过指令在专用的阵列处理器中进行;MR成像操作系统的软件程序主要执行硬件控制、系统调整、数据采集、影像重建、用户接口菜单显示、影像分析及文件管理等任务。
⑸系统维护/调整:是现场调整、维护、检修时不可缺少的工具软件。现场调整程序用来确定MR系统的各项技术指标,包括匀场,调节梯度场,射频发射和接收系统的调谐等,便于工程师安装调试,维护及维修。MRI设备的调整可分为日常调整和检测两大类。
·日常调整:包括匀场、梯度场调节、射频发射和接收系统的调整等。
·检测:设备故障后提供检修线索的一种计算机辅助检修的手段。检测项目有信噪比、中心频率、以及伪影的测量等。
⑹MR系统软件诊断:提供设备的运行记录、错误、故障等信息,给现场维修维护工程师判断故障和开展维修工作提供参考依据,
以便于工程师迅速确定故障部位并予以排除。
⑺网络管理:介于系统软件和应用软件之间的通信控制软件。它主要提供网上文件传输(FTP)、网络管理以及与DICOM文件传输(Send/Receive)、查询检索(Query/Retrieve)、存储(Storage)、影像打印(Basic Print)、工作表信息(Worklist)等有关的协议,以便与院区内的PACS、RIS、HIS等系统互连。
⑻主控程序:是上述所有系统之间的连接软件,它提供应用软件的主菜单,用户窗口界面,主机登陆用户管理,并控制程序的运行。
总之随着MRI技术的迅猛发展,其软件系统更新迅速,MRI系统的功能越来越多,而且更加完善,用户界面更加友好易用。
3.5.6高级影像后处理工作站
    高级影像后处理工作站是对主控计算机图像处理工作和处理能力的补充,可提供更多、更强大的图像后处理软件和功能。是MRI设备必不可少的辅助设备。目前其软硬件平台一般选用基于Windows或者LINUX的双CPU图像工作站系统。配备三维分析软件包,三维容积成像,仿真内窥镜功能,血流灌注分析软件包,弥散张力成像后处理软件包,心脏专用后处理软件包,三维脑频谱后处理等高级临床后处理软件包。
3.6MRI设备的平台技术
平台技术通过整合先进的影像链架构,更新的梯度和射频平台,以及不断升级的阵列处理器和主控计算机,持续创新的应用和科研软件,建立起统一的平台化解决方案,因此可针对不同用户需求及应用、针对不同机型采用统一的先进技术平台,以获得更高的性能、更优化的性能价格比。
3.6.1 HD平台技术
HD是High Definition(高精确度)的缩写,是GE公司磁共振产品线高端的平台技术。它整合了:
·高性能的梯度系统,其梯度场强度可达50mT/m,梯度切换率为150mT/m/s;
·16通道射频系统保证射频信号接收、预放大、A/D转换通道数为1:1:1的无瓶颈设计;
·高线圈单元密度的多通道靶线圈,例如32通道的双下肢(Lower Leg)阵列线圈,12通道的体部柔软表面线圈等。
·高性能并行阵列处理器,处理能力1700幅/秒,甚至更高。
·“深蓝”主控计算机平台,超级数据处理能力。
·持续创新的应用和科研软件,包括LAVA,VIBRANT,ECTRICKS, PROPELLER等。
3.6.2 TIM平台技术
TIM是Total Imaging Matrix(全景成像矩阵)的缩写,是西门子公司磁共振产品线高端的平台技术。它整合了:
·高性能的梯度系统,其梯度场强度可达45mT/m,梯度切换率为200mT/m/s;
·三种(8、18、32通道)可选择的射频系统。
·TIM技术可采用全身同时铺满覆盖多个表面线圈的设计(图3-26和图3-27),将无缝集成的多个表面线圈中的线圈单元(有三种配置:102、76和32线圈单元)与多个(8、18、32通道)独立射频通道组合起来,以便于灵活组合线圈,实现局部高分辨率成像和大范围覆盖成像。不需要多次更换线圈和调整患者位置即可以步进床(甚至可以像螺旋CT扫描那样连续进床)方式获得全身MR图像。
·高性能并行阵列处理器,处理能力1200幅/秒。
·Syngo(新沟通)主控计算机平台,用户界面友好,易操作。
·创新的应用和科研软件,包括:
Syngo TWIST用于实现四维(4D)磁共振血管造影(MRA),一次扫描即可获得动脉期和静脉期图像,即使是在血管严重狭窄的情况下,也能完成双侧磁共振血管造影。
Syngo BLADE智能化纠正人体各部位的运动伪影,即使有较大幅度的移动,也能够获得清晰的神经、骨关节和腹部等成像。
Syngo GRACE能够实现乳腺波谱成像,提供用户自定义的水信号或脂肪信号抑制。该功能可使医生更好地区分恶性组织和良性组织,并在随访阶段监测患者的治疗效果。Syngo VIEWS可实现具备超高时间和空间分辨率的3D双侧乳腺成像,为乳腺癌患者提供极佳的诊断效果。
Syngo DTI Tractography 可从256个方向进行弥散张量成像(DTI),显示大脑白质纤维束的三维表现,最大限度支持神经外科的治疗规划方案。
Syngo SWI (磁敏感加权成像)是一种能够在极短的时间内清晰显示出血
和静脉结构的技术。它可以更准确地描述中风和脑外伤患者的出血情况,显示脑白质挫伤和应力性损伤,确定颅内微血管畸形。
PhoenixZIP
可通过一次简单的鼠标拖放操作,再现整个病人的检查序列参数,实现前所未有的由图像生序列的过程,便于随访检查。
·优化的TIM工作流程。I-class Tim系统简化医嘱、规划、处理和分配过程, 缩短从医嘱到报告的周转时间,从而实现最有效最有效的放射科工作流程。TimWorkfow工作流程优化组件能够更有效地实现检查和治疗计划的订立并实现自动实时图像组合、优化和处理。I-class系统还利用syngo Chorus MR全面改善了与磁共振成像相关的一系列工作流程——从医嘱、数据检索、图像分发、最终计费、到报告的周转,将MRI图像集成至放射科信息系统(RIS)以及图像归档与通信系统(PACS)中。
3.7配套保障系统
3.7.1配电系统
MRI设备尤其是超导系统最好采用不间断电源供电。不间断电源的功率由系统设备的总功率所决定(应该留有30%以上的余量)。此外,从市电至MRI室应采用专线供电并最好留一备用线路。为减少电源电缆上的电压降,从不间断电源至MRI设备的电缆应尽可能短,或尽可能粗。配电盘、电源插座应位于设备间,其容量至少保留25%的富余量,以满足将来之需。各电源面板上均要有明确的打印标记,以表明每条线路的供电范围。
磁体间射频屏蔽内的电源(包括照明电源)以及维修作业所需的临时电源都必须通过波导管并经滤波器滤波,以去除电源中的其它频率成分。在电源滤波器附近的射频屏蔽体上必须设置接地点且保证滤波器与高质量的“地”相连。为了保证屏蔽体一点接地,所有波导和滤波器均采用非导电材料。由此可见,射频屏蔽与毗邻的建筑结构间无直接的电连接。
3.7.2照明系统
MRI设备磁体间由于主磁场的存在,属于磁力强劲的危险区,因此磁体间照明设施首选使用36V直流电白炽灯照明,因为直流电的纯净不会引入外界电磁波干扰,同时在强磁场区工作更稳定;磁体间照明也可选择220V交流电白炽灯照明,但是该交流电必须经过专门的滤波器以滤处电磁波干扰,交流电白炽灯工作于强磁场中,其使用寿命会明显缩短,需要频繁更换。在7T及以上MRI设备的磁体间由于主磁场的磁场强度过大,照明灯泡中的金属灯丝难以正常工作,因此需要使用激光照明系统,光源放置在磁体间之外,使用光导纤维束将照明光线导入磁体间中,以达到照明的目的。
3.7.3氦压缩机及水冷系统
⑴氦制冷
为持续不间断地冷却超导磁体,需要一套氦压缩机制冷系统、冷头、以及冷水机伺服。
⑵压缩制冷循环的基本过程
MRI磁体冷却系统采取压缩制冷方式。氦压缩机则是磁体制冷系统的核心。压缩制冷可分为下述四个基本过程:蒸发过程;绝热压缩过程;冷凝过程;绝热膨胀过程。
⑶氦制冷
氦制冷可分为下述五种类型:气体膨胀制冷、氦制冷机制冷、液体抽气蒸发制冷、3He压缩制冷和3He -4He稀释制冷。用这些制冷设备可以得到100~3K的低温。
⑷氦压缩制冷机与磁体冷头的关系
超导磁体的超低温杜瓦真空容器中分别设置了20K和77K两个冷屏,以有效地减少致冷剂挥发。但是,如果没有冷头提供的冷源,冷屏的作用就得不到稳定和发挥。氦压缩制冷机、磁体冷屏和冷头三者中任一环节出现故障,都会导致整个磁体冷却系统的瘫痪,从而使致冷剂~液氦的挥发量成倍增长,稍不注意,液氦将快速挥发到安全警戒线(液氦满容量的30%)之下,直至导致失超的发生。
3.7.4安全和监测设施
为了保证MRI设备的安全运行,防范不良事件、危急事件的发生,下述安全和监测设施发挥着重要的作用。
⑴、警示标识
MRI设备的磁体间周围及其建筑的各进出通道口都应设置明显的“强磁场区域危险”的警示标识,防止装有心脏起博器等体内电子、金属植入物的人员误入5G磁力线区域发生人身伤害事件。
⑵金属探测器
在磁体间入口处要安装可调阈值的金属探测器,禁止任何铁磁性物体被携带入磁体间内。
⑶氧气监测器及应急换气机
磁体杜瓦容器内致冷剂大量挥发时将产生过量氮气或氦气,使得磁体间内的氧含量大幅度下降。因此,必须在磁体间内安装氧浓度监测器,并保证当氧浓度降至18%(人体所需的最低限氧浓度)时自动启动应急换气机交换空气。
⑷、紧急失超开关
   当受检者在磁体孔径内出现危险,或者磁体面临危险时,可以紧急按下此开关,使得磁体内的超导线圈迅速失去超导性,使得强大的磁力迅速消失,以保证受检者和系统的安全。此开关是安全防护的必需,但是也是潜在的失超隐患,如果误操作会导致磁体失超,造成重大经济损失,因此需要加强培训和管理。
⑸断电报警装置
当设备动力电停电后,该装置应立即触发报警,提示MRI设备维护工程师进行断电处理。断电报警装置的电源应由不间断电源提供。
⑹系统紧急断电开关
在磁体间、控制室和设备间墙壁的明显部位都应安装系统紧急断电开关,以便在受检者或MRI设备安全受到威胁时迅速切断供电电源。
⑺消防器材
MR系统的磁体间、控制室、计算机室和设备间都需配备一定数量的消防器材。与一般建筑物的消防要求不同,磁共振室须采用无磁的灭火器具。如果条件允许,磁体间可采用喷气(专门的消防灭火气体)消防装置。电子设备功能区内不可使用喷水灭火装置,只能使用喷气消防装置。

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