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核磁共振机房的设计要点

2020-08-22  wjp

核磁共振设备十分精密,对安装场地和环境要求也非常特殊,这常常让建筑设计师们感到头痛,本期专栏,我们就来细聊一下核磁共振机房的一些设计要点。


对房间尺寸的要求


核磁共振机房的面积要求在影像科的众多机房中,属于最大的。核磁共振机房没有如放射设备机房那样有规范规定的最小尺寸要求,所以是以厂家的安装要求为准。

索然现在市面上主流的“3+1品牌”(西门子、飞利浦、GE+联影)对房间尺寸的要求各有不同,但都大同小异。核磁共振机房的房间面积控制在40㎡左右为宜,小于35㎡则有无法安装的风险,大于50㎡会造成面积浪费。机房的形状宜采用较方正的矩形,长宽比不宜太大,宽度控制在5.5米左右较合适。

目前市面上主流的核磁共振设备都是带有外置水冷机组的,且由于磁场干扰的影响,核磁共振机房内不能摆放辅助设备,因此核磁共振设备应标配辅助设备机房。辅助设备机房内需要放置控制柜、配电柜、水冷机组、空调机组等设备,面积也不能太小,15~20㎡比较合适。

当然控制室也是必须的,面积在15㎡左右为宜。


对承重与运输的要求


核磁共振设备重量较大,目前临床使用较普遍的3.0T设备重量最大可达13吨(也有更高场强的设备,一般用于研究,需具体分析)。这就对机房的承重设计提出了一定要求。



而这其中,重量和体积最大的磁体部分是不能拆分的,需要进行整体运输。单个磁体本身就重10吨左右,这对运输路径的规划也有很高的要求。

运输路径包括了从设备卸车到进入机房的全过程。首先建设单位需要规划一块便于运输卡车和吊车到达的场地。进行卸车的场地需要有一块至少3x3m见方的硬化平台,用于吊放磁体。场地的承重能力要求达到10KN/㎡,可采用现浇混凝土、砖砌或搭建脚手架的形式,再铺设1cm的钢板用于均摊重量。吊放磁体场地和室内陆平有高差的也需要垫平或铺设坡道,从卸车场地到机房的路径都要满足磁体承重的要求。

除了重量外,磁体的体积也是运输中需要考虑的重要因素,整个运输路径包括了水平运输路径、转弯场地和机房入口几个环节。水平运输通道的净宽度一般要求不小于2.4m(少数设备要求2.6m),净高度不小于2.5m。转弯场地需稍大一些,一般按3x3m考虑。进入机房须在机房墙面留洞,一般推荐按2.8x2.8m的尺寸预留,待设备运入后再砌筑封堵。


对降板的要求


与放射设备机房相同,核磁共振机房也需要预留用于规划管沟和设备基础的结构降板空间。与放射机房有所差异的是,核磁共振机房的地面还需要铺设防潮层屏蔽层,所需的空间更多。

此外,磁体中心近距离范围内对均匀静态金属物体(如楼板钢筋)的含量是有限制的,进行降板也有助于增加楼板与设备距离。综合来看,核磁共振机房的降板高度一般考虑到300mm。


对墙体的要求


核磁共振机房的墙体没有防辐射要求,因此不用采用实心砖或混凝土砌筑。但墙体需要铺设电磁屏蔽层,对墙体的承重能力和稳固性有一定的要求,一般可采用加气混凝土块或其他容重较低的砌体材料。


对门窗的要求



核磁共振机房门的设置与普通放射影像设备机房门的设置是有些不同的。普通放射影像设备机房往往设两个门,一个门开向就诊走廊,作为患者主入口,常采用1.5米的电动移门;一个门开向控制室,方便医生出入,采用1米左右的手动平开门,这样设置对于核磁共振机房的电磁屏蔽处理是不利的。

简单来说,核磁共振机房的电磁屏蔽(射频屏蔽)原理就是通过构建一个由良导体组成的法拉第笼来阻止外界的电磁波进入室内。屏蔽体外围要尽量减少开洞,以减少电磁波的泄露。因此核磁共振机房一般仅开一个入口门,医生与患者共用。而为了保持屏蔽体的完整性,剩下的一个主入口门、一个观察窗(设备管线洞口另行处理),也要采用专用的屏蔽门与屏蔽窗。

屏蔽门的门板内部也带有良导体,关闭时门扇要与墙体上的屏蔽体进行充分接触。屏蔽门的主要形式有两种,分别是平开式平移式

平开式的构造比较简单,通过门扇上的金属弹簧片物理压紧的形式与门框上的接触点接触形成导体。

平移门由于门扇与门框存在一定的缝隙,需要在门扇内置气垫充气才能让接触点相接触,构造较复杂。



因此日常使用最多的还是平开式的屏蔽门。单扇平开门相对于双扇平开门来说,缝隙更少,处理更为简单,因此一般选用单扇1.5米的平开门作为机房的屏蔽门。屏蔽门的开门方向一般朝外,这是考虑到核磁共振机房采用气体灭火系统,采用外开门有助于泄压和人员疏散。


核磁共振机房的观察窗也不是普通的玻璃窗,而是玻璃内部带有很多细微金属丝的专用屏蔽窗,其原理也是如前面所说的减少屏蔽体上空洞的目的。观察窗是固定的,较屏蔽门来说技术措施会简单一些。

虽然技术说起来比较复杂,但目前市场上有专门生产屏蔽门窗的厂家,只要对原理有所了解,采购达标的产品,施工的时候问题是不大的。


对机电设备的要求


核磁共振设备十分精密,对环境温湿度很敏感,室内温度要求控制在18~22℃的范围内,相对湿度控制在40%~60%,推荐配置专用精密空调,空调机组放置在设备机房内,通过风管连接室内进行温湿度调控。

机房内的换气次数不宜小于每小时6次,推荐做到每小时10次。而辅助设备机房内由于配置了空调机组、水冷机组、控制柜等设备,发热量较大,也推荐采用多联机空调或单体空调控制室内温度。

强电要求方面,核磁共振的供电与普通放射设备稍有不同,如CT设备是由单线供电,水冷机等设备直接从CT机取电。而核磁共振是双线供电,一条供应磁体,一条供应水冷机及空调主机。磁体的接入功率在120kVA左右,而给辅助设备预留的功率可考虑50kVA左右。

水专业主要需要考虑的是在辅助设备机房内预留供水冷机组使用的上下水接口。

而且,核磁设备属于贵重医疗设备,不能采用自动喷淋灭火系统,而应采用气体灭火。


对失超管的要求


所谓失超,指的是核磁设备内用于产生磁场的超导线圈由于故障或操作失误等原因失去超导状态,变为正常态的情况。线圈变为正常态后,电阻和发热量会急剧增大,原来磁体内填充用于冷却的液氦会瞬间沸腾,体积将膨胀一千多倍。

为了防止紧急情况下氦气积压造成爆炸,核磁设备上会预留一个泄压口,膨胀的氦气会从泄压口冲出。此时冲出的氦气温度非常低,接触到人体就会造成低温冻伤,氦气在室内过度积累也会造成窒息,为了避免这些情况,核磁共振设备上必须连接一根氦气排放管道,通往室外,俗称失超管

根据排放位置不同,失超管可以分为屋顶排放外墙排放两种:

外墙排放除了会影响外立面的美观外,还需要考虑排放口周边的安全性,要求使用方在排放口周围5米范围设置警戒带,限制人员走动。排放口上方6米范围内也不应有开窗。

屋顶排放相比之下造成的安全隐患较小,所以在有条件的情况下,应尽量在核磁共振机房内或周边规划独立的出屋面管井。


对抗干扰与屏蔽的要求


核磁共振机房的抗干扰和屏蔽要求是机房建设的重中之重,其原理分类和处理方法将在下一篇文章中着重论述。

作者简介



欧阳瀚斌

欧阳瀚斌,湖南省建筑设计院,医疗工艺设计师,毕业于湖南大学。从业七年时间,专注于医院建筑,室内及医疗工艺设计。主要研究领域为医院特殊医技科室的精细化设计,包括核医学科,影像科,放疗科,检验科,病理科,洁净手术室等。

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