Un guasto al raffreddamento spesso passa inosservato — e senza un rilevamento precoce, può trasformarsi rapidamente in un problema costoso. L'entità dei costi dipende da quanto velocemente si reagisce.
Il raffreddamento si guasta. Di conseguenza il magnete può perdere elio. Non ci sono ancora danni critici, ma è necessaria un'azione immediata.
Un guasto al raffreddamento non inizia nel magnete — di solito inizia sul tetto. L'unità di climatizzazione esterna che fornisce acqua fredda al circuito di raffreddamento dell'MRI si guasta. L'acqua nel circuito si riscalda. Non appena la temperatura dell'acqua supera una soglia definita, il compressore dell'elio si spegne automaticamente — come misura di autoprotezione.
Il climatizzatore è la causa più comune — ma non l'unica. Anche filtri intasati nel circuito dell'acqua, un'interruzione di corrente o un compressore difettoso possono causare un raffreddamento insufficiente del magnete. In ogni caso, il risultato è lo stesso: il cold head si ferma, l'elio si riscalda.
Senza compressore, anche il cold head si ferma. Non riesce più a mantenere l'elio del magnete alla temperatura corretta. L'elio liquido inizia a riscaldarsi lentamente — ed evapora gradualmente. La pressione all'interno del magnete aumenta e viene scaricata tramite una valvola di sovrapressione. L'elio fuoriuscito è perso in modo irrecuperabile.
In questa fase il campo magnetico è ancora intatto. L'MRI continua a funzionare — ma la perdita silenziosa è già iniziata. Prima viene rilevato il guasto, minore sarà il danno. Se si interviene entro poche ore, spesso basta ricaricare l'elio. Se il guasto passa inosservato, la situazione peggiora — fase dopo fase.
Mag-Guard rileva il guasto immediatamente — nel momento stesso in cui il compressore si ferma.
Solitamente è la conseguenza di un guasto al raffreddamento prolungato. Si verifica un quench: il magnete collassa bruscamente il proprio campo magnetico. Viene persa una quantità significativa di elio. Nei sistemi da 3T viene perso tutto l'elio — indipendentemente dal livello di riempimento precedente.
Il potente campo magnetico di un MRI è generato da bobine all'interno del magnete. In queste bobine circola corrente elettrica — e gli elettroni in movimento generano un campo magnetico. Più forte è la corrente, più forte è il campo. Il vantaggio decisivo: le bobine sono superconduttive, ovvero alla temperatura giusta non hanno resistenza elettrica. La corrente scorre senza perdite — indefinitamente.
Questa temperatura — −269 °C (4 Kelvin) — è mantenuta dall'elio liquido all'interno del magnete. Se il raffreddamento si guasta, l'elio si riscalda gradualmente. A un certo punto le bobine raggiungono un punto in cui perdono la loro superconduttività.
A questo punto si innesca una reazione a catena: l'improvvisa resistenza elettrica genera calore. Questo calore si trasferisce all'elio liquido — che cambia istantaneamente stato, da liquido a gassoso. Nel farlo si espande di un fattore 700: un litro di elio liquido diventa 700 litri di elio gassoso in frazioni di secondo.
Ciò che accade segue la legge di conservazione dell'energia: l'energia contenuta nelle bobine si trasforma in calore e viene trasferita all'elio circostante. L'elio qui non è solo un refrigerante, ma anche un buffer: assorbe questa energia ed evapora in modo controllato attraverso il tubo di quench.
Questo è anche uno dei motivi per cui un magnete deve sempre contenere una quantità minima di elio. Senza questo buffer, l'energia rilasciata rimarrebbe direttamente nelle bobine — brucerebbero, e il magnete andrebbe perso in modo irreversibile.
Questo gas si fa strada verso l'esterno — attraverso l'apposito tubo di quench sul lato esterno dell'edificio. Riconoscibile dalla nuvola di vapore bianco che produce. Nei sistemi da 3T, in questo modo si perde il 100% dell'elio — in modo irrecuperabile.
Se il quench passa inosservato — di notte o nel weekend — il magnete inizia a riscaldarsi senza elio. A quel punto incombe lo scenario successivo: il termociclo.
Mag-Guard rileva il quench immediatamente e vi avvisa — prima che il magnete si scaldi troppo.
Il quench passa inosservato. Senza elio, il magnete si riscalda — già dopo 2 ore può essere superata la temperatura critica. A questo punto si rende necessario un termociclo: un processo lungo, durante il quale il magnete viene nuovamente raffreddato nell'arco di diverse settimane. L'apparecchio resta fuori servizio per settimane.
A seconda del tipo di magnete e dell'età dell'apparecchio, la temperatura critica può essere raggiunta in poche ore senza raffreddamento — in alcuni casi già dopo 2 ore. La soglia critica si aggira intorno ai −200 °C. Superato questo punto, un normale rabbocco con elio liquido non è più possibile: l'elio aggiunto evaporerebbe immediatamente e fuoriuscirebbe attraverso il tubo di quench.
Da questo punto è necessaria una procedura speciale: il termociclo. Il magnete viene prima lasciato riscaldare completamente fino a temperatura ambiente. Durante questo processo, le pareti esterne del serbatoio dell'elio diventano estremamente fredde — la bobina di gradiente rischia di danneggiarsi e in genere deve essere rimossa.
Una volta raggiunta la temperatura ambiente, si può ricominciare a fare il vuoto. Il vuoto si trova in uno strato tra il serbatoio interno dell'elio e la parete esterna del magnete — serve a isolare termicamente il magnete dall'ambiente esterno ed è indispensabile per un raffreddamento efficiente.
Inizia quindi il raffreddamento: vengono utilizzati più cold head in parallelo. L'elio viene immesso nel magnete, evapora, viene raccolto, riliquefatto e reimmesso — un circuito chiuso che riporta gradualmente il magnete a −269 °C (4 Kelvin). Il magnete può quindi essere nuovamente riempito con elio liquido e riportato in campo.
L'intero processo dura almeno 4 settimane. Durante questo periodo non è possibile eseguire alcun esame. Data la complessità, le apparecchiature specialistiche necessarie e la necessità di un tecnico presente in modo permanente, un termociclo rappresenta un'operazione straordinariamente costosa.
Mag-Guard vi aiuta a evitare questo scenario.
Fine settimana. Guasto del climatizzatore sul tetto. Per caso, un addetto alle pulizie nota l'allarme acustico il sabato e informa il radiologo — nonostante ciò, non è stato possibile evitare un quench.
Costi di riparazione: 88.000 € — più i tempi di fermo.
Senza la rapida reazione dell'addetto alle pulizie, il quench sarebbe passato inosservato e avrebbe portato al riscaldamento del magnete — termociclo.
Non appena il raffreddamento si guasta, venite avvisati via SMS ed e-mail — di giorno o di notte, nei giorni feriali o nel fine settimana. Prima che la fase 1 diventi la fase 3.
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