Магнитно-резонансная томография является одним из самых точных, а потому востребованных методов диагностики. В МРТ-сканере одновременно протекает множество сложнейших процессов, но одним из главных условий успешной работы аппарата является состояние сверхпроводимости магнита. С этой целью его температуру снижают до -269 °С, а в качестве охлаждающего вещества используют жидкий гелий. Элемент — единственный на земле, способный поддерживать настолько низкую температуру, находясь в сжиженном состоянии. Благодаря жидкому гелию удается поддерживать нужный уровень охлаждения магнита.
В некоторых ситуациях возможно такое нежелательное и опасное явление, как квенч (quench). Это переход магнита из сверхпроводящего состояния в несверхпроводящее, сопровождающееся превращением энергии, запасенной в магните, в тепло. При этом участок проводника может нагреться всего на 5–6 градусов, но это влечет следующие последствия:
- Гелий, охлаждающий этот участок, переходит из жидкой фазы в газообразную. Появляется паровой пузырь, по объему в 700 раз превосходящий локальную зону перегрева.
- Пузырь вытесняет теплоноситель. Остальные участки проводника оказываются без охлаждения и сами начинают нагреваться, теряя свойство сверхпроводимости.
- Процесс приобретает лавинообразный характер. Сопротивление проводника резко начинает подчиняться закону Ома.
- Ток нагревает проводник с выделением большого количества тепла. Температура проводника может достигать почти температуры плавления.
- Гелий, став газообразным, увеличивает свое давление в сотни раз. На практике это нередко приводит к его взрыву и выбросу.
Описанная нештатная ситуация может вывести из строя дорогостоящее томографическое оборудование, стать серьезным фактором риска жизни и здоровья находящихся рядом людей.
Для появления квенча достаточно, чтобы участок сверхпроводника порядка миллиметра вышел из сверхпроводящего состояния. Для этого нужно приложить энергию не менее 10 мДж. Такой потенциальной энергией обладает тело массой 0,1 г, поднятое на 1 см над поверхностью земли. То есть падения швейной иглы с высоты 1 см на обмотку магнита достаточно для того, чтобы вызвать квенч.
«Спусковым крючком» для квенча могут послужить следующие причины:
- нажатие кнопки аварийного вывода поля;
- падение уровня гелия ниже критического;
- неисправность (или подключение посторонних потребителей) в цепь заземления МРТ;
- нестабильность магнита;
- полная закупорка сервисной горловины;
- посторонние тела, попавшие на обмотку магнита (кусочек льда или изоляции).
Современные МРТ-сканеры имеют значительную защиту от негативного воздействия и автоматически отключаются при наступлении критических значений. Но это не является абсолютной гарантией от возникновения квенча, его причины не всегда удается установить даже после экспертного анализа аварийной ситуации.
Стоит перечислить профилактические меры, позволяющие снизить вероятность квенча до минимума:
- кабинеты МРТ должны содержаться в идеальном состоянии;
- нужно проводить контроль совместимости магнитного оборудования и соблюдения зональности;
- допуск к томографам должны иметь только обученные сотрудники;
- специалисты для плановой дозаправки аппаратов МРТ должны вызываться строго в соответствии с графиком технического обслуживания;
- оптимальный уровень снижения жидкого гелия для дозаправки магнитно-резонансных томографов — 20–30 %. Более высокие значения сигнализируют о критическом падении хладагента в аппарате.
При проверке томографа нужно не только восполнить уровень жидкого гелия, но и провести профилактические и ремонтные работы, позволяющие продлить срок службы медтехники. Обслуживание криосистемы, помимо всего прочего, предполагает замену криоголовки и адсорбера в компрессоре, промывку или замену линий, контроль уровня масла и др.
Если квенч уже произошел, необходимо:
- эвакуировать из кабинета пациентов и персонал;
- дождаться завершения опасного процесса и не пытаться повлиять на него — это бессмысленно;
- стабилизировать давление в криостате, для чего нужно отогреть клапаны сброса жидкого гелия;
- провести замену поврежденной мембраны;
- устранить все прочие неисправности, выполнить проверку магнитно-резонансного аппарата;
- заправить аппарат гелием и повторно ввести его в эксплуатацию.
При профессиональном подходе аварийная ситуация не скажется на работе томографа и его можно эффективно и безопасно использовать многие годы.
