Развитие медицинских технологий поспособствовало появлению магнитно-резонансного томографа, благодаря которому стало возможным диагностировать различные заболевания своевременно, максимально точно и без вреда для здоровья. Однако при работе с таким сложным оборудованием нужно уделять большое внимание его техническому обслуживанию, в том числе заправке томографа жидким гелием.
Зачем нужна заправка томографа жидким гелием?
Принцип работы МРТ-аппарата основан на явлении магнитного резонанса. Сам томограф, а вернее его кольцевая часть (гентри), представляет собой большой сверхпроводящий магнит, обеспечивающий постоянное магнитное поле. При работе мощных сверхпроводящих магнитных катушек выделяется значительное количество тепла, но чтобы они находились в сверхпроводящем состоянии, необходимо поддерживать температуру, близкую к абсолютному нулю (–273,15°С). Выполнение этой задачи достигается благодаря охлаждению жидким гелием.
Именно жидкий гелий используется в качестве хладагента встроенной системы охлаждения магнита, так как имеет самую низкую температуру кипения, которая составляет 4.2K (–269°С). Помимо этого, он химически пассивен, не взрывоопасен, не горюч и не токсичен. Испаряясь, гелий компенсирует внутреннее выделение тепла и обеспечивает температурную стабильность сверхпроводника. При низких температурах, которые достигаются благодаря присутствию жидкого гелия, сверхпроводящие металлы начинают обладать строго нулевым электрическим сопротивлением (способностью пропускать электрический ток высокой плотности), за счет чего они создают очень мощное магнитное поле, позволяя МРТ-аппарату функционировать.
Следует отметить, что некоторые типы МРТ-аппаратов необходимо заправлять жидким гелием крайне редко, а некоторые не нуждаются в этом совсем. Например, существуют томографы, функционирующие на базе технологии нулевого испарения гелия. Она устроена таким образом, что при исправной работе всех ее составляющих потеря гелия практически отсутствует, а его дозаправка осуществляется примерно один раз в 10 лет. Кроме того, нет необходимости заправлять низкопольные томографы с мощностью до 0,35 Тл, в которых источником магнитного поля служит постоянный магнит, так как при его работе не требуется дополнительная электроэнергия и охлаждение. Тем не менее, наиболее востребованными являются МРТ-аппараты, которые нужно регулярно заправлять жидким гелием, из-за более выгодного соотношения качество-цена-износостойкость.
Как проходит заправка томографа жидким гелием?
Заправку томографа жидким гелием, как правило, осуществляют организации, специализирующиеся на ремонте и сервисном обслуживании криогенных частей систем магнитно-резонансных томографов. Сотрудники компании приезжают с необходимым оборудованием в медицинское учреждение, в котором установлен МР-аппарат.
Жидкий гелий перевозится в специальных «бочках» — сосудах Дьюара (дьюарах). Они предназначены для продолжительного хранения и транспортировки веществ при повышенной или пониженной температуре, то есть сосуд Дьюара представляет собой своеобразный сложно устроенный термос, находящийся под вакуумом. Вместимость таких сосудов варьируется от 2 до 1000 литров. Для заправки разных моделей томографа может понадобиться различное количество жидкого гелия. Например, в нашем центре установлен томограф Siemens Symphony 1,5 Тл, и для его заправки при уровне гелия около 50% необходимо 3 сосуда Дьюара объемом 275 литров.
Хладагент заправляется в специально предназначенный для этого отсек в томографе — так называемую гелиевую полость (криостат). Для этого, помимо дьюара с жидким гелием, специалисты используют баллон с газообразным гелием и удлиненное переливное устройство, которое соединяет баллон с сосудом Дьюара, а последний в свою очередь подсоединяется к томографу. После этого одновременно открываются вентили обоих сосудов. Газообразный гелий, проходя по шлангу переливного устройства, начинает выталкивать жидкий гелий из дьюара, который таким образом заполняет гелиевую полость.
Со стороны заправка томографа выглядит очень просто, однако на самом деле это сложный процесс, выполняя который специалисты учитывают все до мелочей. Они следят за тем, сколько гелия поступает в томограф, когда нужно отсоединить один дьюар и подсоединить следующий, точно рассчитывают все действия по времени и соблюдают необходимые меры предосторожности — одно неправильное движение может привести к не самым приятным последствиям вплоть до поломки МР-аппарата, вызванной квенчем
Квенч — переход магнита томографа из сверхпроводящего состояния в несверхпроводящее. Этот процесс характеризуется повышением температуры в криостате, что приводит к быстрому выкипанию жидкого гелия и его переходу в газообразное состояние (при этом его объем увеличивается в сотни раз). В связи с этим происходит экстренный выброс гелия по предохранительным клапанам. Результатом квенча становится выход томографа из строя.
Здесь можно посмотреть видео квенча, искусственно вызванного учеными.
Как часто нужно заправлять томограф?
Заправка должна проводиться регулярно, однако ее частота зависит от многих факторов: марки и модели томографа, режима эксплуатации оборудования и так далее. Известно, что в среднем томограф теряет около 5-10% жидкого гелия в месяц в зависимости от интенсивности работы и некоторых других факторов. Кроме того, существует одно строгое правило – томограф следует заправлять, когда уровень гелия в гелиевой полости составляет не менее 50%. Нежелательно, чтобы уровень опускался ниже этой отметки, так как повышается риск возникновения квенча.
Своевременная заправка жидким гелием позволяет минимизировать риски возникновения неисправностей и продлить срок службы томографа.
