干货 | 核磁共振机房的抗干扰与电磁屏蔽要求

实际上，核磁共振设备的屏蔽需求是可以细分为三个相互独立的方面的，我将他们分别简称为“电磁干扰”、“金属干扰”和“磁场影响”。

为了方便理解，这里需要稍微介绍一下核磁设备的成像原理。核磁设备的成像过程，是构成人体的原子在磁场的影响下产生共振，释放出电磁波信号被设备接收到，再经过计算机处理得到可见的图像。

可以看出，核磁共振设备的成像质量与接收电磁信号的灵敏性密切相关，因此进行屏蔽以确保其不受到外界电磁“噪音”的干扰就成了一个很重要的问题。

另一方面，基于以上原理，核磁设备整体也是一个电磁信号的强发射源，为了防止其对外界设备的干扰，也需要进行一定的屏蔽。综上，核磁机房的屏蔽体，既要防止外界的电磁波进来，也要防止内部的电磁波出去。对这一部分的屏蔽，我们称之为电磁屏蔽。

为了实现电磁屏蔽的目的，需要构筑一个由良好导体组成的封闭屏蔽体。在核磁共振机房的屏蔽上，一般选用紫铜（纯铜）板敷设在房间的六个面上来实现。屏蔽体的各处，应都是连续导电的，不应出现尺寸大于波长的洞口。因此核磁机房的门窗洞口都必须采用屏蔽门窗，屏蔽门窗的缝隙要与墙体中的屏蔽材料良好接触，关于这个部分的要求在上一篇文章有所阐述。

对一些不得不穿入屏蔽体的一些管线洞口，如空调风管，则必须接驳截至波导板。截至波导板是一种由良好导体制作的蜂窝网板，其目的也是在允许空气流通的同时，减小孔洞的尺寸，减少电磁波的泄露。

同时，屏蔽体上不能有导体穿越，因此各种控制线路、动力线路进入屏蔽体内部也需要通过专门的滤波器连接。

最后，屏蔽体必须独立接地，而室内其他设备的接地也只能通过屏蔽体连接，否则就会破坏屏蔽效果。

金属的干扰指的是铁磁性金属物体对核磁设备的干扰，其原因我们可以这么理解，核磁设备的运行、成像是建立在一个精确可控的磁场基础上的，而在这个磁场一定范围内的铁磁性金属物体都会影响到磁场的均匀性，这一点，我们每个在日常生活中接触过磁铁的人应该都不难体会。这其中既包括了固定金属物体也包括了移动金属物体。

固定金属物体因为持续存在，其影响是可计算的，工程师可以通过对核磁磁场进行针对性地匀场矫正来补偿一部分影响，这个工作是在设备进场后励磁的阶段进行的。但这个补偿也并非是无限度的，设备对于范围内的固定铁磁性金属物体的距离和质量都有一定要求。比如楼板。柱子、墙体内的钢筋是可以有的，但不能太多，也要尽量远离磁体中心，离得越近影响越大，这个道理也应该不难理解。

而移动金属物体的干扰是我们在设计中要着力避免的，这是因为，移动金属物体对磁场的影响是突发的、变化的、不可控的，一旦出现，将不可避免地对设备的成像产生干扰。这些干扰源小到金属推车，大到汽车、电梯、城市地铁。

还有一些干扰的产生，虽然其铁磁性金属的净含量并不大，如变压器、电缆线等，但其电流产生的磁场也会对核磁设备造成干扰，也有一定的距离限制。

这类干扰的性质与移动金属物体的干扰类似，我把他们归为一类一同考虑。

这些移动金属物体的影响是无法通过屏蔽手段解决的，只能在核磁机房的场地设计中提前做好考虑。

通过前面的介绍，我们已经知道了，核磁的工作依赖于一个强大的磁场，一台3.0T核磁设备所产生的磁通量是地磁场的6万倍，这个磁场是由在核磁内的超导线圈形成的。核磁设备一旦励磁成功，除非发生失超事故，无论核磁设备运行与否，这个强磁场都是持续存在的。

在核磁机房之外存在的强磁场并不是什么好事，除了吸引物体导致的碰撞损害之外，很多对磁场敏感的精密设备易受其影响发生故障，如胰岛素泵、心脏起搏器等，严重的可以危及生命。根据经验数据，心脏起搏器、胰岛素泵等受磁场影响的阈值是0.5mT，这个范围被称为“公共限制区”，相关工程标准要求核磁设备的0.5mT线不应超出机房范围，以免造成外界人员危险。但是机房的建设往往不是那么尽如人意，机房的尺寸、机器的摆放方向各异，决定了不可能总能满足将0.5mT磁场限制在机房内的需求，这就需要进行磁屏蔽。

磁屏蔽的原理是利用导磁性良好的金属材料对磁通线进行扭曲汇聚，工程上多采用多层硅钢片作为屏蔽体。不同于电磁屏蔽，磁屏蔽并不需要对机房的六个面进行完全包覆，对封闭性也没有要求，只要在需要压缩磁场的方向墙体上铺设即可。具体的铺设范围尺寸，是需由核磁设备厂商根据设备磁场的详细数据进行计算确定，设计施工人员只需了解其概念即可。

进行核磁机房屏蔽室的施工，需由核磁设备厂家授权的专业供应商进行，这类厂商数量在国内并不多。但这也并不意味着普通的设计、施工人员可以对这方面的知识视而不见。有一些设计前期的考虑是可以减少后期屏蔽需要的繁琐程度的，如上面提到的将磁场范围尽可能地限制在机房或附属设备机房内。而一些设计失误又是后期进行屏蔽难以挽回的，比如活动金属物体干扰或两台核磁设备的干扰。

只有了解了原理，才能有针对性的进行设计，希望我的这两篇文章能对大家有所帮助。