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紧急警报!!!液氦短缺危机会危害磁共振安全

2019-1-4 08:15 阅读: 202 评论: 0 编辑: ygzx1
[导读]医学成像界普遍认为液氦对超导MR系统的运行至关重要。出于这个原因,MR制造商和系统运营商需要密切关注氦气供应的情况,特别是考虑到近年来氦气市场日益动荡,也迫使新一代MR系统的氦气使用效率越来越高。自然界中氦 ...
医学成像界普遍认为液氦对超导MR系统的运行至关重要。出于这个原因,MR制造商和系统运营商需要密切关注氦气供应的情况,特别是考虑到近年来氦气市场日益动荡,也迫使新一代MR系统的氦气使用效率越来越高。
自然界中氦(Helium)资源含量极微,全球氦资源中国仅有0.2%,美国占50%以上。全球80%以上的液氦供应来自美国。氦在卫星飞船发射、导弹武器工业、低温超导研究、半导体生产等方面有重要用途。2007年起,美国将氦核定为战略资源而限制氦产量,导致全球液氦价格持续飙升。

超导磁共振借助液氦带来的绝对零度得以维持超导线圈的超导状态。鉴于全球液氦分布的极端不平衡及液氦的资源性短缺,如何减少液氦使用量、降低对液氦的依赖是各厂家在未来不得不面临的新挑战。
零液氦消耗技术是于2003年西门子最早推出的,目前其他厂家在高端磁共振中也开始采用零液氦消耗技术。实现零液氦消耗,仅有4K冷头是远远不够的,如果没有一款密闭性良好的零液氦挥发磁体,同样无法实现真正的零液氦消耗。这也是为什么有的厂家在低端机型中明明具备了4K冷头、液氦的填充周期还是仅仅标称至3~4年的根本原因。



真正零液氦技术,大大降低设备的维护成本。非零蒸发磁体为达到磁体腔内均匀的温度空间,需填充更多的液氦以获得更小的温度梯度。而真正的零液氦消耗技术初始液氦添加量低、填充周期长,甚至极端情况下的液氦补充量也大大减少,可为医院节省大量成本,设备生命周期内可节省100万元甚至更多的后期费用。
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未来技术创新将全面降低对液氦的依赖,提高系统安全性,降低设备维护费用
低液氦填充技术代表了最新的磁体技术,更是设备稳定性和安全性的保证,是未来超导磁共振的发展方向。尽管有些公司已经开始在近期的北美放射学年会RSNA上发布了正在研发中的低液氦运行技术Freelium,但是距离获得FDA真正应用于磁共振还有相当长的路要走。
液氦是地球上最冷的物质,沸点为-452华氏度(-269摄氏度)。由于其非常低的温度,它被用于冷却超导MR磁体的铌钛线,直到导线失去其电阻并变为超导的温度。在超导磁体接收其初始的液氦电荷之后,冷却铌钛线的液氦随着时间逐渐蒸发并且必须定期补充。虽然早期的MR磁铁需要每两个月进行一次补充,但最新一代的磁体可能只需要每年补充一次。在严重氦气短缺期间,氦气输送可能延迟的风险增加,增加磁体失超的风险。当磁体失超时,在磁铁修复或冷却到氦气温度时对患者移动造成图像干扰,以及更换氦气的成本也会增加。
氦气供应情况
从2011年到2013年,氦气业务经历了历史上最严重的短缺。在这三年期间,全球氦气供应平均减少了20%,主要的氦气供应商都为其客户重新分配了供应。由于短缺,氦气供应成为卖方市场,氦供应商的价格至少提高了2倍。在此期间,氦气供应对于MR原始制造商来说是一个令人头痛的问题,他们与氦气供应商之间存在许多令人不快的经历。2014年初,当一个新氦源在卡塔尔开始生产,短缺转向供过于求的局面。2016年和2017年上半年市场稳定,供需恢复健康平衡。
自2017年6月以来,沙特阿拉伯,阿联酋,埃及和巴林宣布对卡塔尔实施禁运,氦气供应相对紧张,导致世界上近30%氦气供应减少。虽然卡塔尔生产在大约三周停电后重新开始生产,但自那时以来氦气市场一直保持相对紧张的态势,随着季节性需求增加以及几次工厂维修停电对供应产生负面影响,市场在2018年2月出现短缺情况。

那我们今天的供应状况?自冬末以来,五大全球氦供应商中有两家一直在为客户分配供应,其他供应商供应紧张。全球氦供应链比过去更加“脆弱”,因为美国政府的联邦氦库存正在接近枯竭,土地管理局(BLM)原油氦管道和存储系统不再能够提供。幸运的是,由于其医学重要性,MR市场部分的氦气供应优先于其他应用(例如派对气球)。鉴于供应紧张,氦气再次成为卖方市场,氦价将不断走高以及到达历史最顶峰。如果您想减少供应中断的风险,现在也是仔细研究氦供应商供应组合,并考虑多渠道采购的时候。
由于海湾国家卡塔尔被迫关闭其精炼厂,研究人员做好了氦供应短缺的准备。
科学家担心他们可能要被迫中止实验或关闭实验室仪器,因为卡塔尔持续被封锁正威胁着他们的氦供应。这个海湾国家为世界各地的医院和实验室供应氦,但是由于沙特阿拉伯和几个邻国声称卡塔尔支持恐怖主义,并于6月份封锁了卡塔尔绝大部分的出口和进口,该国不得不关闭两座氦气厂。
磁共振成像扫描仪依靠液氦来冷却超导磁体。
Jock Fistick/Bloomberg via Getty
“这个事态每天都在发生变化,所以你可以想象我们正在密切关注它的发展,” 密苏里州圣路易斯华盛顿大学一位专门从事核磁共振光谱学研究的化学家Sophia Hayes说,“我十分担心。”她的研究依赖于液氦的连续供应。液氦具有独特的4开尔文的低沸点,被用于冷却她实验室光谱仪中的超导磁体。它也用于实验室的低温研究。
卡塔尔是全球最大的氦出口国和全球第二大氦生产国,占全球需求的25%(见“氦气供应 ”)。因此,新泽西州一名专门从事氦气行业的顾问Phil Kornbluth说,封锁在未来几个月里将不可避免地造成氦供应的短缺。
未来供应前景
不幸的是,预计未来几年氦气市场将保持紧张,因为需求温和增长,BLM原油氦管道相关的供应能力持续下降,预计到卡塔尔恢复生产之前不会有新的主要供应来源进入市场。在此期间,氦气市场可能会偶尔出现短缺,特别是由于工厂维护中断导致生产减少。在此期间,氦价可能会走高。
2021年中期,俄罗斯天然气工业股份公司预计将从西伯利亚的一个非常大的新来源开始生产,这有可能恢复氦气供需之间的平衡,并可能在产量增加时造成供过于求的局面。阿穆尔工厂最终将从三个7亿标准立方英尺的氦液化器中每年生产21亿标准立方英尺(BCF)的氦气。这些液化装置中的第一个预计将于2021年启动,第二个装置预计将于2022年启动,第三个装置预计将于2026/2027启动。目前的氦气供应量约为每年7BCF,因此2.1 BCF增量非常显着。
各品牌超导磁共振用户最近看紧氦压机、水冷机和冷头了。建议如下:
液氦低于70%的用户建议尽快补充液氦,不要犹豫,具体可以联系相应设备厂商;

如果水冷机正常工作,水温水流正常但磁体压力仍然持续上涨,那么冷头有问题的概率很大,可以尽早联系设备厂商。

请各医院相关科室安排好,密切关注磁体压力和液位变化,同时确认冷头声音正常,每天早晚各观察记录压力、液位,周末至少派人去记录一次,一旦有异常波动及时与工程师沟通;
确认设备间的自来水进出通畅;水冷机出问题之后需尽快修复,避免不必要的损失和麻烦;

最好安装氦压机停机自动报警系统,避免节假日停机未及时发现而损失液氦。

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