郑俊：医院MRI设备电气设计要点

郑俊.医院MRI设备电气设计要点[J].建筑电气,2024,43(12):10-13.

     

     

     

   

医用磁共振成像（MRI）设备 是基于磁共振的原理，利用氢原子核在磁场内所产生的信号经重建成像的一种影像技术。人体内的每一个氢质子可视作一个小磁体，进入强外磁场前，质子排列杂乱无章，放入强外磁场中，在平行或反平行于外磁场磁力线两个方向上排列，平行于外磁力线的质子处于低能级，反平行于外磁场磁力线的质子处于高能级，前者比后者略多。在一定频率的射频脉冲的激励下，部分低能级的质子跃入高能级，当射频脉冲停止后又恢复为原来的状态，过程中以射频信号的形式释放出能量，这些被释放出并进行了三维空间编码的射频信号被体外线圈接收，经计算机处理后重建成图像，辅助医生进行医疗诊断。

MRI设备为超导型，磁场建立后，超导磁体就不需要消耗能量，其主要的耗能部件为磁体梯度磁场系统、射频系统和用于冷却加速器线圈真空包内液氦的专用水冷空调系统，主要在检查采样和记录过程中消耗电能。MRI设备检查部位不同，所需的时间也不相同，一般在几min到几十min不等，应按连续工作制负荷供电。

超导磁体的线圈由单独的液氦冷却系统维持超低温环境才能正常工作，因此主机停机时，水冷机组也要保证持续运行（确保冷却系统液氦不挥发），同时MRI机房还需要专用空调维持正常的工作温度。电气设计时不仅要提供MRI主机电源，还要提供辅助电源（冷水机组电源、专用空调电源、氦压缩机电源、磁体间照明、磁体间插座、磁体监视器、紧急排风等电源）。控制室照明、插座与MRI主机电源、辅助电源不能合用。

MRI设备采用磁场强度特斯拉（T）来标识不同类型设备，通常1.5 T、3.0 T使用较多，也有5.0 T、7.0 T、9.0 T等少量的类型。本文重点介绍常用MRI 1.5 T、3.0 T主流厂家的主机容量、辅助设备容量，如表1所示。

从表1可以看出，不同类型MRI设备的电气参数各不相同，即使同一种类型，生产厂家不同，电气参数也不尽相同。

电流（例如：电缆、变压器等）流过磁体附近，会对MRI磁体的强磁场产生影响，从而影响MRI正常成像效果。为保证MRI系统的正常运行，不同类型电气设备或同一类型电气设备不同的电流等级，限定条件也不完全相同。医院供配电错综复杂，电气机房选址、电缆走向一定要在MRI干扰的临界范围以外。

各厂家变压器、电缆等电磁场干扰源到磁体等中心的最小距离要求，如表2 ~ 表4所示。

在设计阶段，使用方往往无法确定具体医疗设备的品牌，而对于相同类型的设备，不同的厂家其电气参数、土建要求也有一定的差异性。

本文采用内插法拟合出常规变压器、常规电缆、母线通过的额定电流等级与磁体等中心距离的临界值，如表5所示。

从表 5 可以看出，不同容量变压器、流过不同电流的电缆 / 母线，在X、Y、Z空间距离的临界值是不一样的，在电气机房配合、电缆 / 母线槽敷设时，可参考表5。电动机、柴油发电机、UPS机房、电井与磁体等中心临界距离也可参考表5，容量与变压器容量相对应。在封闭式电缆槽盒中敷设的电缆，由于电缆槽盒有一定的屏蔽作用，在条件受限时可适当降低距离。

为了得到高清晰的图像，进入MRI设备屏蔽间需将外界射频源进行屏蔽。具体措施如下：① 室内电气管线、器具及其支持构件都需采用非铁磁性材料；② 所有连接磁体间的管线（如照明、插座回路、控制线缆、氧气管、风管进回风口、失超管等）必须通过安装在射频屏蔽装置上的各种滤波器才能进入磁体间；③ 屏蔽体对地绝缘电阻应满足设备需求，一般为大于1 000 Ω；④ 为防止交流电产生的工频干扰，磁体间采用直流照明代替交流照明。

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郑 俊，男，中国建筑西南设计研究院有限公司，高级工程师，设计七院公司副总工程师。