薛晓琦，田金，许锋

北京大学第三医院 医学工程处，北京 100191

GE Discovery MR 750 3.0 T型磁共振扫描仪故障分析与处理

薛晓琦，田金，许锋

北京大学第三医院 医学工程处，北京 100191

本文介绍了GE Discovery MR 750 3.0 T磁共振扫描仪开机后无法扫描，以及设备运行中出现磁体氦压力过高，图像射频伪影等故障。分析了导致此类故障的原因，并对故障的处理措施进行了描述。

磁共振成像；无法扫描；氦压力；射频伪影

Discovery MR 750 3.0 T 是通用电气医疗集团（GE 公司）在 2011 年推出的新一代磁共振成像设备。它采用内冷式梯度，由光纤传输射频信号，最大可扩展至 128 个接收通道，能够较好地满足医院科研与临床应用的需求[1]。该设备于 2012 年 1 月在我院完成装机并投入使用，目前运行状态较为平稳。本文将该设备出现的一些故障现象进行了总结，希望能够为从事工程技术维修的工作人员提供参考。

1 故障一

1.1 故障现象

设备开机后无法扫描，位于磁体上方的显示器未启动，或只显示 GE 图标，运行测试程序 ：TPS_reset无法解决故障。查看系统故障信息后发现有如下两条故障记录：① “The Receiver Gain Calibration on the VRE experienced a timeout on R1step13. The VRE waited too long for the ADC to get calibration data from the VRF”；② “AGP forced TPS_reset to fail because AGP could not successfully calibrate the Exciters, Receivers, and Rf_Hub”。

1.2 故障分析与处理

为了进一步分析故障原因，首先查阅相关技术资料，了解故障记录中所提及的部件及相关单元。现对各部件功能总结如下：

（1） VRE 与 VRF。VRE（容积重建引擎）它是位于系统 PGR（电源、梯度及射频系统）机柜内部，其作用是进行图像重建。它由 1 台被称为 ICN（接口控制通知）的Sun 服务器以及 2 块 VRF（容积数据接收滤波器）的接口卡组成。VRF 位于 ICN 的后部，通过光纤与 Receiver（信号接收装置）连接，其作用是转换来自于 Receiver的光信号。

（2）AGP、SRF&TRF 与 IRF。AGP（应用网关处理器）与 SRF（序列相关功能）&TRF（触发及旋转功能）共 3块电路板共同组成“序列控制子系统。AGP一方面通过以太网连接与磁共振主控计算机进行通讯，另一方面通过PCI（外设部件互联标准）总线与 SRF&TRF 板进行连接。AGP的作用是接收来自主控计算机的序列指令并将这些指令发送给 SRF&TRF，而 SRF&TRF 则会依据指令产生射频及梯度波形。而 IRF（接口及远程功能）板的作用则是为序列控制子系统与 Exciter（信号发射装置）、Receiver及梯度子系统之间提供通讯接口。例如：当技师选定好扫描序列及条件后，主控计算机会将序列信息传输给 AGP，而 AGP 会将信息转发给 SRF&TRF，由 SRF&TRF 产生的控制信号将会通过 IRF 发送给 Exciter、Receiver 等部件从而使扫描序列得到执行。

（3）Rf_Hub。Rf_Hub（ 射 频 信 号 集 线 器 ） 内 部 包 含RFCB（射频信号控制板）以及 RFSB（射频信号切换板）等单元。当进行R1增益校准时，控制信号从 AGP发送至IRF，后者随即向 Exciter发出指令使其向 RFCB 发送信息，RFCB 会向 RFSB 的每个通道传输信号，RFSB 则将接收到的数据进一步发送至 Receiver，VRE 接收来自 Receiver 的校准数据并发送至 IRF，AGP 最终通过 IRF 获得校准信息并判断各部件是否工作正常。上述部件的系统连接，见图 1。

图1 系统连接图

MR750 系统在每次扫描之前，首先会进行预扫描，以便设置最佳的 R1增益值[2]，因此在开机过程中系统会使用不同的 R1值来进行接收增益校准以确保设备正常扫描。由于第一条故障记录显示当 R1增益为第 13 级时，VRE 内的VRF无法及时的获得校准数据，而当 VRE无法获取数据时则必然导致 AGP无法完成接收增益校准，因此第二条故障记录只是系统故障所导致的结果。为了判断故障原因必须检测数据通路上各部件自身以及各级通讯是否正常。因此，首先进入系统 Service 界面，选择 Diagnostics ＞＞ System Function ＞＞ Acquisition/Pulse Generation ＞＞ Data Acquisition并在界面中勾选 IRF 进行测试，得到正常的结果。由于该测试是由 AGP 发起进而对 IRF 内部的数据通道进行检测，因此可同时判断两者的工作正常且通讯畅通。随后选择Diagnostics ＞＞ System Function ＞＞ RF ＞＞ Transmitter Diagnostics并在界面中勾选 DTX Board Level Diagnostics 进行测试，该测试可同时检测 IRF 与 Exciter 之间的光纤连接以及 Exciter的内部功能，依然得到正常结果。继续进入 Diagnostics ＞＞System Function ＞＞ RF ＞＞ Transmitter Diagnostics 界 面， 只勾 选 DTX to RRX DP 并 开 始 测 试， 该 测 试 可 检 测 Exciter至 Receiver的数据通路，因此该测试包含了对 Rf_Hub 的检测，结果显示 Receiver 与 Rf Hub 运行正常。至此可知AGP、IRF、Exciter、RF_Hub、Receiver 均运行正常且连接通畅，因此故障原因可能出在 VRF 本身或 VRF 与 Receiver之间的数据通讯上。选择 Diagnostics → System Function →Recon → VRF Hardware Diagnostics 进行对 VRF 的测试，结果为“失败”，依此判断 VRF 的运行不正常。由主控计算机关闭整个磁共振系统，将电源关闭并等待 5 min 后复位，再次开启磁共振系统，操作软件启动完毕后再次检测 VRF发现测试成功，系统可正常扫描。设备使用以来该故障共发生两次，目前正在对设备进行持续观察中，如故障频繁发生，将对相应部件进行更换。

2 故障二

2.1 故障现象

在对设备进行巡检的过程中，多次发现磁体监视器（Magnet Monitor）上的 Alarm 指示灯长亮，查看故障信息后发现报错均为磁体氦压力过高，数值最高可达 5.85psi。经过两周的观察后发现，当设备开机使用时，氦压力值会随着使用时间的增长而不断升高，而经过周末停机后氦压力值又可恢复正常。

2.2 故障分析与处理

Magnet Monitor 是一个带有液晶显示屏的监测与控制单元，它不但具有监控磁体液氦水平、氦压力、冷头温度的功能，还可以通过控制磁体内部的加热器（Heater）来保持磁体的压力不低于正常值。Magnet Monitor示意图，见图 2。

图2 Magnet Monitor示意图

虽然磁共振设备在进行扫描时会使液氦挥发加快，进而引起氦压力升高，但如果冷头工作正常，就应当能够及时的为磁体提供足够的冷量而使氦压力值保持稳定，MR750 磁共振设备采用 LCC300 型磁体，该磁体的正常状态值，见表1。

表1 磁体状态正常值

冷头正常的工作状态依赖于冷头压缩机以及水冷机系统的稳定运行[3]。我院在每日巡检过程中对水冷机的运行状态、冷却水的温度和流量、氦压缩机的工作时间、氦输入 /输出压力、以及 Magnet Monitor的监测信息进行了详细记录。通过查看巡检记录可确认压缩机以及水冷机始终工作正常，两级冷头的温度同样处在表1所述正常值范围内，且磁体液氦水平自设备运行以来基本保持稳定。

虽然已确认水冷机、氦压缩机及冷头等部件工作正常，但 Magnet Monitor 仍反复出现氦高压报警。Magnet Monitor与磁体的连接原理，见图3。

图3 Magnet Monitor与磁体连接原理图

磁体内部挥发出的氦气（GHe）会通过管道到达磁体上的机械压力表（Pressure Gauge）及压力传输器（Pressure Transducer），而 Magnet Monitor则从压力传输器获取磁体的氦压力值，因此机械压力表与 Magnet Monitor的检测值应当一致。为了排除 Magnet Monitor 自身故障导致误报的可能，对机械压力表进行查看，结果发现机械压力表显示氦压力低于 1psi。由于磁体液氦水平处在 92% 以上，判断机械压力表本身存在故障。在向 GE公司报修后，GE工程师到场进行了确认，并更换了机械压力表。

压力表更换后，发现其示值与 Magnet Monitor上显示的氦压力值完全一致，由此判断 Magnet Monitor 本身并无误报，磁体氦压力确实存在问题。Magnet Monitor与磁体内部的 Heater相连并对其进行控制，当磁体压力低于正常值（3.9psi）时，Magnet Monitor会控制加热器对磁体进行加热以稳定压力，因此存在 Magnet Monitor 自身故障导致错误加热的可能。由于我院还安装有 GE 公司的 HDxt 3.0T 磁共振，而该设备配有与 MR750 同样型号的 Magnet Monitor，为进行故障判断，将两台磁共振的 Magnet Monitor进行互换，结果发现 MR750 仍旧存在氦压力过高的现象，而 HDxt 3.0T依然工作正常。在咨询GE工程师后得知，除我院以外的其他 MR750 磁共振场地也存在同样的问题，导致故障的原因可能是设备扫描时会干扰 Heater而使其对磁体进行不必要的加热。

由于 LCC300 型磁体设置有多个溢气阀门，当磁体氦压力超过 5.25psi时，氦气将通过第一级溢气阀向外泄露以保持磁体压力。因此当氦压力持续过高时，将会加快液氦的损失。

目前为了使磁体氦压力保持在 5.25psi以下，采取了切断 Magnet Monitor 对 Heater 的控制的方法，使磁体的压力在设备停机时能够持续下降到比较低的状态，从而使设备运行时磁体氦压力不至于超过 5.25psi，以减少液氦的损失。

3 故障三

3.1 故障现象

扫描图像出现射频伪影，在观察中发现当 MR750 与相邻的另一台磁共振设备 HDxt 3.0T 同时进行扫描时，两台设备获取的图像均会产生伪影，见图4。而当任意一台设备停止扫描时，另一台设备即可正常获取图像。

图4 伪影图像

3.2 故障分析与处理

在MR成像过程中，任何与射频相关的因素都可能产生射频伪影[4]。由于故障现象显示伪影的产生与两台磁共振设备是否同时运行有直接关系，因此判断是设备相互干扰而导致伪影产生。我院两台磁共振设备的安装布局，见图5。

图5 磁共振布局图

在两台设备启用之前，曾对扫描间的屏蔽性能进行了检测，结果均为正常。因此首先对两设备波导板上的连线进行检查，以排除射频泄露的可能。结果发现安装在 HDxt 3.0 T 波导板上，用于连接高压注射器线缆的滤波盒只通过地线与屏蔽层进行了连接，且连接在该滤波盒上的信号线已经穿过波导板进到了设备机房内。在咨询厂家工程师后得知，该型号高压注射器的滤波盒在其他医院的场地同样采用了此种连接方法。但考虑到我院两台磁共振设备共用一个设备机房，且波导板的位置距离相对较近，这种特殊的场地情况很可能是导致故障发生的重要因素。通过与高压注射器厂家工程师进行沟通，决定对滤波盒的安装方式进行改进。方法是通过在波导板附近的屏蔽层上重新开孔，将滤波盒与屏蔽层紧密连接，以使滤波盒更好的接地。改造完成后，伪影现象随即消失，至今未再出现相同故障。改造前与改造后的连接状态，见图 6～7。

图6 修复前滤波盒接线图

图7 修复后滤波盒接线图

4 小结

由于 MR750 目前仍是比较新型的磁共振设备，在遇到故障时，很难从已发表的文献中获取相关信息，因此就要求医院工程师充分利用现有的维修手册及相关资料[5]，理清设备的信号流程，深入了解各主要部件的结构和工作原理[6]。在对设备进行巡检时，应详细记录水冷机、氦压缩机的运行状态，以及磁体液氦水平、压力、冷头各级温度等参数，以便在故障发生时进行查阅从而进行故障分析。在故障发生时，应对系统的故障信息进行详细记录。同时，应当与厂家工程师进行及时的沟通，从而更高效的解决故障。

[1] 磁共振成像编辑部.GE医疗推出新品力作Discovery MR750 3.0T[J].磁共振成像,2011,2(3):239.

[2] 赵华东.3例GE3.0T磁共振扫描仪的维修及故障分析[J].中国医疗设备,2011,26(9):144-145.

[3] 贺长安,杨军,贾琳,等.GE 1.5T磁共振机冷头的相关故障[J].实用放射学杂志,2005,21(5):553.

[4] 杨刚,李林.MRI 射频磁场性伪影产生机理及解决措施[J].医疗设备信息,2007,22(8):95-96.

[5] 王子军,葛和全,陈森彬.GE Ultra 16 螺旋CT故障维修体会[J].医疗卫生装备,2009,25(4):127-128.

[6] 张双俊,张秋军.GE Signa 磁共振设备发射系统外围控制回路故障一例[J].中国医疗器械信息,2010,16(7):59,63.

Failure Analysis and Troubleshooting for GE Discovery MR 750 3.0 T MRI Scanner

XUE Xiao-qi, TIAN Jin, XU Feng
Biomedical Engineering Department, Peking University Third Hospital, Beijing 100191, China

R445.2

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.07.044

1674-1633(2012)07-0128-04

2012-04-25

2012-06-15

作者邮箱：bysy_xxq@126.com