Платформа SIGNA: поколения, подсистемы и помещение так, как их строит это семейство
Определить, какое поколение и какая комплектация SIGNA перед вами, назвать магнит, градиенты, РЧ, компьютеры и охлаждение так, как их компонует GE, и понимать, какие части помещения относятся к томографу.
С чего начинается этот курс
В курсе «Сервис МРТ — Уровень 1» вы прошли томограф как четыре подсистемы, зоны безопасности, криогенику, квенч, помещение и контроль качества изображения в общем виде. В курсе по криокулеру Sumitomo вы разобрали компрессор и холодную голову. Здесь мы не повторяем ни того, ни другого. Курс берёт семейство GE SIGNA 1,5 Тл и 3 Тл так, как вы встретите его в больницах без договора с производителем: HD, HDe, HDx и HDxt, более старые системы Excite, компактную линейку Brivo/Creator/Explorer и новые Pioneer и Voyager. Мы идём ровно настолько, насколько позволяют источники, а там, где значение или процедура принадлежат GE, так и говорим и отправляем вас к документации на вашу систему.
Первая привычка простая: «Signa» — это бренд, а не модель. Инженеры теряют дни, потому что запчасть, тепловыделение или история неисправностей были найдены для другой системы. Прежде чем что-либо диагностировать, запишите точное название системы и поле с шильдика и с консоли, релиз ПО, тип магнита, расстановку шкафов и имеющиеся катушки. Коллега сможет помочь, а поставщик — дать цену, только когда эта строчка верна.
Вторая привычка: знать, что меняли. Многие старые SIGNA за свою жизнь проходили апгрейды, иногда очень глубокие: новые градиенты, стол и хост на старом магните. В ПО при этом записана аппаратная конфигурация, которая должна совпадать с тем, что реально стоит. Расхождение даёт неисправности, похожие на аппаратные, но аппаратными не являющиеся.
Поколения в общих чертах
Для сервиса инженеры делят семейство на три группы. Это полевая карта, а не классификация GE и не спецификация: точный состав зависит от системы, опций и релиза, и вы подтверждаете его на аппарате и в документации.
Группа HD (Excite, HD, HDx, HDxt и компактная HDe) — поколение со шкафами. Градиенты, РЧ и электроника сбора данных стоят в отдельных шкафах в технической, у консоли есть хост-компьютер и отдельный реконструктор, а охлаждение идёт от контура чиллера и теплообменника градиентов. HDe — экономичный член семейства на 1,5 Тл с более слабой градиентной системой (в стороннем сравнении у HDe скорость нарастания около 50 Тл/м/с против 120 у HD и HDxt); коллеги не раз отмечают, что тяжёлые диффузионные протоколы подводят её к пределу, и это важно, когда вы оцениваете «градиентную неисправность» на HDe.
Компактная группа (Brivo MR355, Optima MR360, Creator, Explorer) умещает больше в меньшее число шкафов; Creator и Explorer GE регистрировала под именем Optima MR360/Brivo MR355. В отчётах с мест встречаются названия ICN (компьютер реконструкции), «драйверный модуль» в электронике шкафов, стол с собственным блоком питания в стойке. Pioneer (3 Тл) и Voyager (1,5 Тл) относятся к самой новой группе из рассматриваемых: два основных шкафа в технической — интегрированный системный шкаф и интегрированный шкаф охлаждения, оба пристыкованы к стене экрана через туннель из медной сетки, а кабели в основном уже подключены к магниту на заводе.
- Шильдик: название системы, поле, серийный номер, дата выпуска.
- Консоль: релиз ПО и аппаратная конфигурация, которую ПО считает установленной.
- Магнит: тип криостата, монитор магнита, модель холодной головы и компрессора, трасса квенч-трубы.
- Техническая: число шкафов, как скомпонованы градиенты и РЧ, где стоит чиллер или шкаф охлаждения.
- Катушки и стол: какие катушки есть, в какие порты включаются, съёмная ли дека.
- История: апгрейды, замены плат, переустановки ПО, последняя заправка гелием, последняя замена холодной головы.
Магнит и криогеника в этом семействе
Магнит — сверхпроводящий криостат с активным экранированием и гелиевым охлаждением; физика — в mri-l1. Специфично то, как GE даёт за ним следить. Монитор магнита (MagMon в отчётах с мест и в маркировке кабелей Pioneer/Voyager, MON в списке компонентов этой системы) читает датчик уровня гелия, давление в криостате, состояние холодной головы и компрессора и хранит историю. Он работает и при выключенной электронике томографа, и на большинстве объектов обязан работать постоянно. Его показания — первое, что вы смотрите при любом визите; в уроке 2 разберём, как их читать и записывать.
Холодная голова стоит сверху на криостате, её приводит гелиевый компрессор через гибкие линии; компрессору нужна охлаждающая вода от контура чиллера. На Pioneer и Voyager компрессор криокулера установлен в шкафу охлаждения, но питается отдельно от остальной системы, так что выключение системы само по себе его не останавливает. Знайте, как разведено питание на вашем объекте: компрессор, оставленный выключенным на часы, стоит гелия. Сами компрессор и голова разобраны в курсе Sumitomo; здесь добавим только, как их состояние видно на мониторе магнита GE.
В процедурной также стоит блок аварийного сброса поля (MRU, Magnet Rundown Unit) — защищённая кнопка, которая намеренно вызывает квенч магнита в аварийной ситуации. Он есть на каждой сверхпроводящей системе GE и обязан работать. В 2015 году GE провела корректирующее действие по своим сверхпроводящим МР-системам после того, как обнаружила аппараты с отключённым блоком сброса, и попросила объекты его проверить; именно поэтому в этом курсе любое вмешательство в MRU — красная линия. Квенч-труба выводит гелий из здания; её трасса, выход и колпак — часть системы, которую вы осматриваете.
Градиентная цепь
Градиентная цепь идёт от контроллера последовательностей к градиентному усилителю с каналом на каждую ось — X, Y и Z, — через фильтры на панели ввода и тяжёлые кабели к градиентной катушке в тоннеле магнита. В поколении HD у каждой оси своя плата управления и силовой каскад. Отчёты с мест по HD, HDxt и Creator описывают блок питания градиентов с накопителем энергии, в некоторых версиях на суперконденсаторах, который даёт пиковый ток для тяжёлых последовательностей; такой накопитель для пиковой мощности описан и в патентах GE.
Большинство градиентных неисправностей определяют два факта. Первый: нагрузка очень неравномерна. Больше всего требуют диффузия и быстрые эхо-планарные последовательности, и на диффузии первой часто отказывает самая нагруженная ось. Система, которая спокойно снимает рутину и останавливается только на диффузии, говорит вам о запасе градиентной цепи, а не о катушке. Второй: в цепи всё охлаждается жидкостью. Градиентная катушка и усилитель охлаждаются своим водяным контуром через блок охлаждения градиентов или теплообменник, и от чистоты, расхода и температуры этого контура зависит, выдержит ли усилитель длинную перфузию без паузы по перегреву.
Устройство по осям — к тому же ваш лучший диагностический инструмент. Раз три канала одинаковы, перестановка платы управления или кабеля между осями по документации показывает, идёт ли неисправность за деталью или остаётся на оси. Урок 4 пользуется этим постоянно. Помните, что в градиентном усилителе высокое напряжение и запасённая энергия: вы не открываете его и не касаетесь выходов, пока он не отключён и накопитель не разряжен документированным способом.
РЧ-цепь и приёмный тракт
На передаче возбудитель формирует РЧ-импульс на ларморовой частоте системы — около 63,9 МГц при 1,5 Тл и вдвое выше при 3 Тл, — а РЧ-усилитель мощности поднимает его до киловатт. Мощные коаксиальные кабели несут его в процедурную к body-катушке и, где они используются, к приёмо-передающим катушкам. В материалах по монтажу Pioneer и Voyager предупреждают, что эти кабели жёсткие и погибают, если их пережать или согнуть круче минимального радиуса; так относитесь к любому передающему кабелю. В body-катушке стоят PIN-диодные ключи, которые расстраивают её на приём, и неисправность этих диодов может проявиться как отказ передачи или сброса далеко от катушки.
На приёме большинство катушек только приёмные. Они включаются в порты на столе, и сигнал идёт по кабелям стола к приёмникам и электронике сбора данных, а затем к реконструктору. Контакты в разъёмах катушек и портах, шлейф стола, который изгибается при каждом движении, и линии идентификации катушек — вот где живёт большая часть проблем приёмного тракта. Если система «теряет» катушки во время исследования или не принимает ни одну катушку на одном порту, обычно виноват контакт или кабель, а не приёмник.
РЧ-цепи нужна и комната. Любое отверстие в экране, дверь, не прижатая к контактам, повреждённый фильтр на панели ввода или неэкранированный кабель, заходящий в комнату, впускают внешние помехи, и томограф показывает их как спайки или поднятый шумовой фон. При РЧ-проблемах урок 4 научит исключать комнату на раннем шаге.
Шкафы, компьютеры и питание
Вычислительная часть — это небольшая сеть. Есть хост оператора, реконструктор (у GE это VRE, Volume Reconstruction Engine; на поколении HD и компактных системах его компьютер — ICN, Image Compute Node) и в шкафах несколько встроенных контроллеров, которые загружаются с хоста по внутренней сети. Некоторые платы хранят настройки в памяти с батарейным питанием. Когда отказывает внутренний сетевой свич, контроллер или его батарейка, симптом — система не догружается, а контроллер не отвечает в сети.
Питание приходит через главный распределительный щит, затем блок распределения питания в системном шкафу питает блок питания градиентов, РЧ-усилитель, источники постоянного тока и компьютеры. В системном шкафу Pioneer/Voyager в одной секции стоят РЧ- и градиентный усилители, блок питания градиентов и монитор питания, в другой — распределение питания, электроника сбора данных, источники постоянного тока и реконструктор. Порядок монтажа требует измерить сопротивление заземления между главным щитом и шкафами, между самими шкафами, до рабочего места оператора и до стола. Эти цепи заземления важны и для безопасности, и для качества изображения; вы должны знать, где они проходят.
Старые HD часто держат консоль на ИБП, а многие объекты ставят всю систему за стабилизацию на уровне здания. Прежде чем планировать отключение, выясните, что защищено, а что нет.
Помещение и система охлаждения — часть томографа
Помещение — часть системы. Сюда входят РЧ-экран с дверью, её контактами и контактными гребёнками, панель ввода с фильтрами и волноводами, туннель из медной сетки между экраном и шкафами на Pioneer/Voyager, квенч-труба, монитор кислорода в процедурной, система вызова пациента и на многих объектах аварийный вытяжной вентилятор для криогенного газа. В использованном нами руководстве на мобильный комплекс такой вентилятор описан в пространстве за магнитом; его ежегодно осматривают, а расход воздуха измеряет квалифицированный специалист.
Охлаждение — вторая половина. Чиллер, часто на смеси гликоля с водой, питает компрессор и теплообменник градиентов; на Pioneer/Voyager в шкафу охлаждения стоят компрессор, блок охлаждения градиентов, блок охлаждения шкафа, вентиляторы обдува пациента и body-катушки и свой блок управления. Кондиционирование и увлажнение воздуха защищают электронику. Надёжность томографа никогда не бывает выше надёжности чиллера и вентиляции, и лето, которое приносит отключения, обычно приносит их через систему охлаждения.
| Деталь | Что делает | Как отказывает | |
|---|---|---|---|
| 01 | Магнит, криостат и монитор магнита | Держит поле; монитор показывает уровень гелия, давление и состояние криокулера | Неверные показания датчика уровня или монитора, рост давления, потеря истории |
| 02 | Холодная голова и гелиевый компрессор | Реконденсирует гелий; компрессору нужны питание и охлаждающая вода | Останов при потере охлаждения или питания, износ по наработке (см. курс Sumitomo) |
| 03 | Блок аварийного сброса поля (MRU) | Защищённая аварийная кнопка, вызывающая квенч магнита | Отключён, не проверен, повреждена защитная крышка; сообщать, никогда не обходить |
| 04 | Градиентный усилитель, по осям | Даёт токи катушек X, Y и Z; плата управления и силовой каскад на ось | Срабатывания по перегрузке и перегреву, отказ платы управления, износ силовых приборов |
| 05 | Блок питания градиентов и накопитель энергии | Даёт пиковый ток для тяжёлых последовательностей | Состарившийся накопитель (в некоторых версиях суперконденсаторы) не тянет диффузию |
| 06 | РЧ-возбудитель и усилитель мощности | Формируют и усиливают передающий импульс | Срабатывания по отражённой мощности, пропадание выхода, отказ модуля усилителя |
| 07 | Body-катушка и PIN-диодные ключи | Передающая катушка, расстраиваемая на приём | Сгоревшие PIN-диоды дают отказы передачи или сброса |
| 08 | Стол, порты катушек и шлейф | Несут катушки, РЧ-сигнал и идентификацию катушек к электронике | Окисленные пины, обрыв жил шлейфа, катушки «отваливаются» |
| 09 | Хост, реконструктор и внутренняя сеть | Консоль, реконструкция изображений, загрузка встроенных контроллеров | Зависание загрузки, контроллер не отвечает, потеря памяти с батарейным питанием |
| 10 | Чиллер, охлаждение градиентов и вентиляция | Отводят тепло от компрессора, градиентов, шкафов и помещений | Грязные конденсаторы и фильтры, мало гликоля, загрязнённый контур, летние отключения |
«Signa — не модель»: тепловыделение не той системы
Инженер обслуживал систему GE 1,5 Тл, установленную несколькими годами ранее, и обнаружил, что кондиционирование в технической и РЧ-кабине не справляется. Он спросил коллег, сколько тепла выделяет «Signa 1,5 Тл». Первым ответом был вопрос: какая именно система? Затем коллега привёл данные по двум конкретным компактным системам на 1,5 Тл: сколько тепла компрессора криокулера уходит в воду, а сколько в воздух помещения, и какой мощности кондиционер обычно ставят. Инженер собирался купить кондиционер, подобранный по брошюре на другую модель. Настоящей причиной было кондиционирование, слишком слабое для того, что томограф реально выделяет.
Любая цифра тепла, питания и охлаждения принадлежит одной модели и релизу. Определите систему точно и берите цифры из её собственной документации по подготовке помещения, а не по названию семейства.
Глубокий апгрейд со старой стойкой сбора данных
Ранняя система GE 1,5 Тл за годы прошла серьёзный апгрейд: новый стол, новые градиенты и новый хост, от исходной остались только криостат и одна стойка. При апгрейде старый блок сбора данных без новой объединительной платы оставили на месте, хотя апгрейд предусматривал новый. В аппаратной конфигурации ПО для нового блока есть отдельная строка, и то, что ожидало ПО, перестало совпадать с установленным. Инженеры, обсуждавшие систему, перечислили и особенности энкодера гидравлического стола этого поколения. Последовавшие неисправности выглядели как отказы железа, но корнем было расхождение.
На SIGNA после апгрейда сверьте аппаратную конфигурацию в ПО с тем, что реально стоит в стойках, прежде чем гоняться за неисправностями. Расхождение делает исправное железо похожим на сломанное.
Чек-лист на объекте
- Записаны название системы, поле, серийный номер и релиз ПО
- Аппаратная конфигурация в ПО сверена с установленным оборудованием
- История апгрейдов и ремонтов собрана из документов объекта
- Записаны показания монитора магнита: уровень гелия, давление, состояние компрессора
- MRU найден, крышка цела, дата последней проверки известна
- Набросана расстановка шкафов: градиенты, РЧ, компьютеры, распределение питания, охлаждение
- Чиллер, охлаждение градиентов и вентиляция определены вместе с их документацией