基于故障模式与影响分析的医用磁共振设备故障研究
作者单位:上海交通大学
学位级别:硕士
导师姓名:李斌
授予年度:2020年
学科分类:0831[工学-生物医学工程(可授工学、理学、医学学位)] 08[工学]
主 题:磁共振设备 故障分析 Weibull 故障模式与影响分析 区间二元语义 动态加权
摘 要:磁共振(magnetic resonance,MR)设备的可靠、稳定、安全运行是医院医疗设备管理的重点。为了提升国产磁共振产品的性能和可靠性,科技部于2016年启动了数字诊疗装备重点研发计划,包括了大型医学影像设备的应用评价和可靠性评价研究项目。为研究实际临床应用环境下磁共振设备的可靠性,课题组采集了全国范围的不同地区、不同品牌磁共振设备的现场故障数据,本文则在此基础上开展分析研究。本文对2016-2018年间5个品牌共84台磁共振设备故障数据进行了现场数据收集、整理,从2337条故障数据中获取了1580条有效故障数据,统计分析各品牌MR故障特性。单台MR的短期截断数据分析显示,MR设备故障时间特性符合指数、Weibull分布;长期截断数据仅服从Weibull分布。对某台MR故障间隔时间进行了三参数Weibull分布拟合,获得该设备平均故障间隔时间为295.26h,此时设备可靠度仅为0.388。分析各品牌MR不同使用年限下故障率变化趋势,MR故障率曲线均符合浴盆曲线,部分设备使用9年时故障率依然较低,性能状态良好。MR核心部件中,射频和梯度系统故障频率的趋势显示,前期射频系统故障多于梯度系统,后期则相反。本文提出动态加权与区间二元语义相结合的故障模式与影响分析(failure mode and effects analysis,FMEA)方法,对磁共振设备进行了故障识别和故障模式的危害性排序。由于磁共振设备的可修复性,本文将FMEA的风险因子进行了扩充,考虑了故障的修复难度。通过所收集的现场数据,识别出26个主要故障模式,结合前文分析数据进行危害性排序,其中危害性排名前5的分别为计算机故障、梯度模块故障、射频模块故障、射频线圈故障、水冷机组故障,并进行了原因及预防措施探讨,提示不论医院医学工程师还是厂家工程师都应对这几个模块的可靠性进行重点关注,以提高MR设备的使用效益。