令人为之色变的“超导磁共振失超”，到底多可怕！？

每一台超导磁共振在“走下”生产线之前，都要经过一道特殊的“关卡”，只有越过这一关，才有资格进入各大医院，履行它的使命！这道关，叫做“励磁”。之所以关键，是因为励磁时一旦发生“失超”等情况导致励磁失败，则可能前功尽弃。另外，当超导磁共振设备在医院为患者服务时，也可能会“生病”，而在所有“病症”中，令人为之色变的就是“失超”。本期，小编就带各位了解什么是超导磁共振失超？它到底有多可怕？如何能有效避免？

 

▲奥泰磁体

首先，我们需要了解“超导磁共振失超”的概念：在超导磁共振励磁或工作过程中，超导体因某种原因突然失去超导特性而进入正常态的过程。由于超导体是在极高的电流密度下工作的，需要处于低温环境，此时温度急剧升高，液氦大量挥发，磁场强度迅速下降，即为失超。

▲奥泰线圈

引起失超的因素很多：磁体结构和线圈、超导材料性能不稳定、磁体超低温环境被破坏、以及人为因素等，通常有以下五类情况：

 

第一类：励磁时充磁电流超过额定值，或者充磁电流增加速度过快，均会导致超导线圈整体受到径向和轴向的电磁挤压力，使得浸渍于线圈绕组之间的环氧树脂局部开裂，此变形能的释放会转化为热能，从而引发失超；

第二类：灌注液氦速度过快，以及输液管尚未完全冷却到4.2K温度时，就将其插入磁体输液孔内，会引起杜瓦容器内液氦沸腾，迅速气化并喷发而出，导致超导环境遭到破坏，从而引发失超；

第三类：磁体杜瓦容器中的液氦液面降到一定限度(各厂家规定的液氦低限容量不等，一般极限经验值是满容量的30％)时，如果仍未按规定及时补充，则会导致失超；

第四类：磁体的真空隔温层真空环境破坏后，发生失超是肯定无疑的；

第五类：误操作紧急失超开关造成“意外”失超。

 

在此，说说上面提到的励磁。对于医用超导磁共振，励磁简单来说就是缓慢增加主磁体线圈内的电流，以提高磁体产生的磁场，达到额定场强后闭合线圈，关闭电源。主磁体线圈形成闭合回路，在超导状态下电流不会衰减，从而得到稳定主磁场。这个过程一般需要数小时，且需要专用的励磁电源。所以通常情况下，一台超导磁共振设备装机调试完成后就不会再退磁，除非出现重大紧急情况、故障引起失超或拆除搬移。

 

虽说退磁和失超都需要重新灌注液氦，但它们是两个完全不同的概念。退磁是通过磁体特殊设计的超导线开关电路慢慢泄去其储存的巨大能量（一台1.5T的磁体在励磁后所储存的磁场能量高达5MJ），使线圈电流逐渐减小为零，但线圈仍然浸泡在磁体杜瓦容器的液氦中，因此仍处于超导态。失超则是被动引起的，并且后果很严重。失超后不仅磁场消失，而且线圈失去超导性，会将电磁能量转换为热能。此局部温升既可能破坏磁体超导螺线管线圈绕组的绝缘，又可能熔化超导体，并且引起液氦急剧气化，严重时甚至引发接口爆裂、破坏整个磁体，甚至对人员和财产的安全造成威胁。

 

通常，超导磁共振设备都配有失超按钮，在紧急情况下，比如吸进去东西且无法移除时使用。无论退磁还是失超，都会释放液氦，下一次励磁时需要重新充满。

 

氦气在卫星飞船发射、导弹武器工业、低温超导研究、半导体生产等方面具有重要用途，主要来源于天然气，最高可含7.5%的氦，是空气的一万五千倍。可是这种高氦的天然气矿藏并不多，其中，美国氦气资源占50%以上，中国仅占0.2%。近年来，中国对氦气的需求量日益增大，但受制于氦气资源匮乏、提取氦气的成本较高，中国在氦气需求上一直依赖进口。2007年，美国将氦气核定为战略物资而限制产量，导致全球液氦价格由原来60～80元/每升，上涨到200元/每升以上。

目前，一台1.5T超导磁共振需要大约1800-2000升液氦，价格大概是40万RMB左右。励磁加重新调试设备可能需要一到两天时间；还有可能损伤磁体，影响扫描图像的质量。因此，医院一般不到万不得已都不愿意走这一步。

▲奥泰医疗与全球最大的液氦供应商德国Linde公司建立了战略合作伙伴关系，在奥泰医疗总部建立了亚太区最大的液氦生产、回收基地，为奥泰超导磁共振提供了长期稳定的液氦供应。

特别提醒：不要认为磁共振关机了主磁体就不产生磁场了，主磁体是关不掉的！只要没有退磁，主磁场就会一直存在，所以在关机情况下仍然禁止任何铁磁性物体进入磁体间。

失超的预防保护措施：失超后的线圈不可能从磁体中取出更换，只能重建其超导环境、励磁后继续使用，但是因为失超过后的线圈已经遭到某种程度的破坏，其再次发生失超的可能性增加，甚至形成“习惯性”失超的恶果，因此建立失超的预防和保护系统是十分重要的。

比如，奥泰医疗超导磁共振设备可通过传感器、探测器等实时监控磁体的状态，同时建立励磁时的失超保护、以及设备运行后的失超保护等完善的防范措施。

磁体监控和保护措施：磁体监控装置实时监控测量磁体线圈温度、应力、液氦液位、真空度、流量、杜瓦容器压力等参数值的变化。在磁体杜瓦容器里，安装液位计和加热器，用于测量和控制液氦液位高度，铂－钴合金温度计用于检测液氦温度；碳玻璃纤维温度计用于检测从液氮至室温段的温度。将应变片安装在超导线圈的径向和轴向支撑杆上，用于监测线圈的偏移和受力情况；超导线圈上下各安装一个失超探测器。为了诊断失超部位及研究其传播速度，还需要实时监测超导螺线管线圈绕组各个节段的失超电压。在杜瓦容器的真空抽口附近还要安装检验渗漏的氦传感器，以及真空计、压力表等。

失超管（quench tube）：失超管是超导磁体不可缺少的一部分，它汇集了磁体的所有气体挥发管口，从磁体上端直通磁体间建筑外大气中。平时，失超管的作用就是排除废气。一旦失超，磁体杜瓦容器中近2000升液氦挥发的全部氦气（每升液氦可气化为1.25m3氦气）将从失超管喷出。如果失超管设计尺寸不足、铺设路径不合理、不通畅、甚至堵塞，磁体因内部压力快速增高而被损坏的可能性将增大。

氧监测器和应急排风机：氦气的比重小于空气，而氮气又重于空气，所以补充致冷剂或失超后上述两种气体的泄漏有可能充满磁体间的所有空间，使人窒息。因此，要求在磁体间安装氧监测装置和应急排风机。并且应急排风机的开关可由氧监测装置自动控制，当磁体间氧含量低于设定浓度值时，应急排风机将自动打开，当发生磁体失超或氦气泄漏时，可保障仍然滞留在磁体间内人员的安全。

紧急失超开关：又称为磁体急停单元（Emergency Run-Down Unit，ERDU），是人工强制主动失超的控制开关，装于磁体间内靠近门口的墙上，其作用是在紧急和危险情况下迅速使磁场削减为零。该开关仅用于地震、火灾和危及受检者生命等突发事件时使用。出于安全考虑，可在失超按钮上加装隔离罩。需要严格控制进出磁体间的人员对该开关的非正常操作。

每日例行工作：

①观察和记录液氦水平和磁体压力，建议液面下降到一定数值（例如60%）时要立即通知液氦供应商前来灌装。

②例行磁体各对外管口的常规检查。磁体上方各排气管路应保持畅通，以免容器内压力升高而导致失超。各输液口应密封完好，发现结冰要立即处理。通向室外的失超管应有防尘措施，并定期清理，防止堵塞。

正是由于超导磁共振失超带来的损失巨大，所以对于设备生产企业而言，除了上述提到的常规解决方式，更有各自的“特殊本领”加持。以奥泰医疗为例，旗下研产的1.5T超导磁共振设备从产品设计之初便进行了多方考量，独有的大容量液氦腔设计，比标准高出20%，搭载“0液氦挥发”技术，有效延长液氦灌装周期及冷头更换周期；新一代磁体断电保护技术，面对断电等电力突发状况，能有效保护磁体，维持设备稳定状态。这也是为何奥泰医疗1.5T超导磁共振在历经近十年市场检验，却依然能做到无一失超！

           

Hello，伙伴们