核磁共振仪与氦气- 大数跨境

中科富海

2023-02-20

核磁共振仪一旦开机就不能关了，除非坏了要维修，因为失超一次损失40万。关机失超后要重新加入液氦，1台就需要2000升，每升200-300元。

磁共振内部的超导体泡在液氦中，外面用液氮包裹。液氦会挥发，3-4个月需要补充一次，每次最少1万多元，所以你知道为啥做个核磁共振这么贵了吧？

医院里面的核磁共振仪大家都听说过，是给患者做影像检查的，利用强大的磁场，让患者体内的氢原子核会在外加磁场的作用下运动，从而进行成像。

磁共振的磁场是地球磁场的5万倍，有心脏起搏器、体内有金属假体、动脉瘤银夹结扎的患者一律不能用。

当核磁共振仪进入医院开机后，几乎是不关机的，这里的关机特指的是内部的强大磁场要一直保持，而不是外面连接的电脑。核磁共振机的磁场是超导体产生的，这个磁场是充磁进去的，只要维持低温超导态，磁场就会一直保持。

但是万一出现事故，比如轮椅吸上去了，想拿下来就得退磁，退磁的方法就是破坏低温超导环境，一旦失去超导环境，里面循环的巨大电流的电路就有电阻了，瞬间释放很大热量，直接破坏超导环境，蒸发所有液氦。

此时被吸住的金属物体，才会取下来，不然会一直牢牢的吸附在机体的外部。如果想要恢复磁共振的磁场，还得重新充满2000L的液氦，并且要重新励磁，励磁过程要非常谨慎，稍微失误就会破坏超导环境导致失败，一般需要一周才能再恢复到医疗使用的水平。

核磁设备需要用液氦、液氮制冷。液氦在里层，液氮在外层。

为什么不全用便宜的液氮呢？因为除了液氦，其他元素都不够冷，无法进行核磁共振成像，就算够冷也会容易爆炸，只能用价格昂贵的液氦。

我国大部分的液氦都是进口的，我们自己产的太少，全球大部分液氦几乎都在美国，所以价格一直很高。

氦是最不活泼的元素，极难液化，一般用在气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂，液氦的熔点-272.2℃，沸点-268.785℃，而绝对零度是-273.15℃。相比之下液氮熔点为-210 ℃，沸点为-196.56℃。

所以通过数据就不难发现制冷效果谁好谁坏了。液氢的质量效果也不错啊，价格比液氦便宜啊，为啥不用呢？因为会炸！

核磁共振机为高场超导磁共振，磁场想要达到超导状态就需要制冷剂液氦，磁共振最大的消耗品就是昂贵的制冷剂液氦，当然便宜一些液氮也要花钱的。

磁体内超导线圈通电流需要无电阻力，所以液氦帮了大忙，磁场一旦建立，只要超导线圈在液氦中保持超低温,强磁场就会长期存在。

不难发现液氦的主要作用就是：减低超导线圈的温度，使超导线圈维持的极低温度-268.785℃ ，从而稳定磁场强度。

因为液氦对于超导体永磁体的冷却效果更好，所以放在内部，而把相对便宜的液氮放在外层与腔体接触，蒸发的量相对更多一些。就算不用磁共振给患者诊断，它也会蒸发，所以每3-4个月就需要加一次液氦，每次最少1万多元。当然现在的技术迭代很快，需要加液氦的时间一直在延长。

当液氦显示低于50%时就要联系工程师，他们是厂家外包合作的液氦公司人员，晚上医院下班后，师傅就推着2大罐子液氦来了。上面写着容量500L、纯度是>99.999%、出厂净重50.4Kg，师傅说这2罐液氦40万元。

核磁共振房间内很少进去大件的金属物体，这样异常危险，曾近韩国就发生过一起事故，当时一位女患者正在核磁共振机里面做检查，突然旁边的氧气瓶飞起来钻进了仪器内部，把正在检查的患者活活夹死了。

加注液氦时，只见师傅把一个小瓶氦气APKS连接上大罐子，利用虹吸原理，使用氦气压把液氦从大罐子中压出去。

2个液氦罐全部加注进去需要1个小时，期间师傅要不停的看连接主磁体的压力表，下面有一根液氦压力检测管垂了下来，加注的时候机房外面管道挥发出很多液氦，白雾升起犹如仙境一般，这效果要比干冰好多了。1台核磁共振装置在它的寿命期间，大概需要消耗10000升液氦，可以说很贵了。

核磁共振每次检查最主要的几项消耗分别是：液氦这个是大头，其次是磁体的励磁，最后就是耗电量，这台机器的运行会耗费大量的电力，根据检查项目的不同和时间的长短，每次需要耗费500-2000元。

目前最新的核磁共振仪密闭性更好，还有防止蒸发的液氦装置，这样就减少了液氦的需求量，最早的一批耗费液氦量大的已经被淘汰了。

最新的无氦超导磁共振是以后的大方向。一些厂家宣称自己是“零液氦”，其实是一种噱头而已，还是会有一些损耗的。

零液氦就是把挥发的液氦再收集起来，压缩回液态，以维持液氦的量相对稳定。

目前的技术下，再好的设备也会慢慢挥发，但比起之前3-5个月加注一次液氦已经好多了，因为要10年以上才需要补充。

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