福建省南平市第一醫(yī)院設(shè)備科 （福建 南平 353000）

內(nèi)容提要：介紹本院實際發(fā)生的醫(yī)療設(shè)備電磁兼容現(xiàn)象的幾個例子，對其發(fā)生的原因及治理措施進行思考與分析，并提出建議，以期更規(guī)范的電磁兼容防范措施能得到醫(yī)院的重視。

醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備電磁兼容（EMC）現(xiàn)象時有發(fā)生，隨著數(shù)字化集成化醫(yī)療設(shè)備下沉使用，在窄小空間堆放密集設(shè)備，是醫(yī)院各科室的正常狀況。臨時增添的設(shè)備，也導(dǎo)致臨時牽引的強電布線雜亂無章。電磁兼容作為比較專業(yè)的一個領(lǐng)域，通常老醫(yī)院在建設(shè)規(guī)劃時，并不受重視，也無相對應(yīng)的EMC規(guī)劃設(shè)計，這對后來越來越多越密集的設(shè)備，在使用時出現(xiàn)電磁干擾現(xiàn)象，埋下伏筆。同時一些微弱信號的敏感設(shè)備，需要建設(shè)專門的屏蔽室，作為常識，尚未在醫(yī)院內(nèi)部得到共識，從臨床醫(yī)生到領(lǐng)導(dǎo)都沒有足夠的意識，甚至在新建大樓時，都沒有相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計，導(dǎo)致微弱生命體征信號檢測設(shè)備的電磁兼容現(xiàn)象，普遍且長期存在。良好接地通?？梢越鉀Q很多EMC現(xiàn)象，但是老醫(yī)院的接地體經(jīng)年未有維護更換，接地問題（除了安全地雷電地）受到重視不夠，接地日漸不良，地下接地體遭腐蝕變細小，接地電阻不斷增大，對有效解決EMC現(xiàn)象帶來很大困擾。下面用幾個本院發(fā)生的案例，具體說明當前老舊醫(yī)院可能普遍遇到的EMC問題，做簡單分析，給出些改善EMC現(xiàn)狀的建議。

1.案例一：彩超的電磁干擾

1.1 現(xiàn)象與排查處理

超聲門診部報告，部分彩超出現(xiàn)圖像的偽影失真。前去查詢，出現(xiàn)不正常之前，部門未在房內(nèi)增添或更換任何設(shè)備。失真圖像多為波紋狀干擾，疑似為電磁干擾。但是出現(xiàn)不正常圖像的時間并無規(guī)律，可排除房內(nèi)及附近穩(wěn)定干擾源的因素。

在房內(nèi)仔細排查期間，突然聽到?jīng)_擊鉆的噪聲，樓上其他科室正在內(nèi)裝修。是否跟這個有關(guān)呢？立即讓同事上樓，觀察樓上使用沖擊鉆是否跟樓下彩超出現(xiàn)偽影相關(guān)。果然，只要沖擊鉆在使用，樓下的彩超就出現(xiàn)干擾波紋，反復(fù)幾次試驗都如此。確定沖擊鉆是干擾源。

立即找來一臺隔離穩(wěn)壓電源，接在沖擊鉆之前，干擾現(xiàn)象減弱至可正常使用，但仍有微弱干擾。

1.2 分析

電機電刷火花可產(chǎn)生頻譜豐富的電磁波，經(jīng)電源線反串回電網(wǎng)，其中跟彩超主頻（1～10MHz）相關(guān)的頻譜，對彩超圖像造成了干擾。彩超是種靈敏度較高的圖像診斷設(shè)備，盡管設(shè)備本身也有抗電磁干擾的設(shè)計，但顯然干擾源產(chǎn)生的電磁傳導(dǎo)發(fā)射強度，超過了設(shè)備承受值。

電磁兼容（EMC）涉及電磁能量的產(chǎn)生、傳輸、接收，因此EMC問題由如圖1所示的三個部分構(gòu)成：干擾源（發(fā)射器）、傳輸路徑（耦合）、接收器。

圖1.EMC問題構(gòu)成的三個部分

因此治理EMC的方案，就有如下三個途徑[1]：①抑制或屏蔽干擾源的電磁發(fā)射——屏蔽；②盡可能使電磁耦合路徑無效——切斷；③使接收器對電磁發(fā)射不敏感——防護。

在該案例中，干擾源為沖擊鉆電機電刷產(chǎn)生的頻譜豐富的電磁發(fā)射，途徑是經(jīng)電源線反串回電網(wǎng)，干擾了敏感設(shè)備彩超。因此最有效直接的措施，就是切斷電磁干擾的耦合路徑——電源電網(wǎng)?？梢圆扇〉拇胧┯校孩僭诟蓴_源電源接入點，使用隔離穩(wěn)壓電源，切斷干擾源電磁頻譜反串回電網(wǎng)；但該措施有其缺點，即不能阻止沖擊鉆產(chǎn)生的電磁輻射，通過空間（非線路）被耦合進作為巨大接收天線的電網(wǎng)線路，干擾頻譜依然可以通過輻射耦合進電網(wǎng)。而對沖擊鉆做電磁屏蔽顯然是不現(xiàn)實的措施。②在彩超電源接入點，使用隔離穩(wěn)壓電源?？梢杂行П苊獯胧?存在的弊病。為彩超配備隔離穩(wěn)壓電源或者凈化穩(wěn)壓電源，應(yīng)該是標準的規(guī)范措施之一。一些廠商通常會建議為彩超配備UPS，但是不少資料指出，UPS本身經(jīng)常成為電磁干擾的源頭，不建議作為彩超的凈化電源使用[2,3]。內(nèi)部有變壓器隔離的穩(wěn)壓電源最好，但其缺點是體積大、重量重，移動不方便。③沖擊鉆使用的電源線路，和敏感設(shè)備分開。這個需要對醫(yī)院的強電布局非常熟悉，通常由專職電工負責，而非醫(yī)工科室。對于現(xiàn)場裝修施工來說，這個措施可能需要臨時從較遠的地方取電，對作業(yè)不方便。

施工設(shè)備對醫(yī)療敏感設(shè)備通過電網(wǎng)傳輸電磁干擾，要引起足夠的重視。通常不建議施工設(shè)備直接接入醫(yī)院電網(wǎng)，比較理想的是醫(yī)院的強電布局從開始就有良好的規(guī)范設(shè)計，各種醫(yī)療設(shè)備接入電源分類，電磁強干擾設(shè)備、電磁敏感設(shè)備、輔助設(shè)備、非醫(yī)療設(shè)備等電源接入分開，使用不同的交流電線路供電。非醫(yī)療設(shè)備（電梯、電冰箱、空調(diào)、電風扇等）有專門的線路（單獨變壓器或者單獨一相）供電，可極大降低敏感設(shè)備被干擾的概率。對于老醫(yī)院來說，改造復(fù)雜的供電電網(wǎng)幾乎不可能，只有新醫(yī)院新大樓才有可能從一開始就做好電磁兼容方面的規(guī)范設(shè)計。

2.案例二：肌電儀的電磁干擾

2.1 現(xiàn)象與排查處理

肌電室反映肌電信號圖像經(jīng)常出現(xiàn)干擾，甚至成為常規(guī)。經(jīng)常不得不等待干擾較輕的時間才能做圖像診斷，甚至需要推著病床在房內(nèi)尋找干擾較弱的位置?；颊咛稍诖采?，大部分時間是為了等待干擾較弱的時間段，通常一個患者檢查診斷需要花2、3個小時。不僅為患者帶來極大的不便，科室門診效率也極大降低，也直接影響了科室的收入待遇。作為偏冷部門也越發(fā)不受領(lǐng)導(dǎo)重視，進入惡性循環(huán)。

肌電儀搬到新建尚未啟用的新大樓測試，設(shè)備工作非常正常，毫無干擾，說明電磁干擾源來自科室內(nèi)部或者附近。而目前的肌電科室是在老門診大樓，隔壁是彩超科室。廠家工程師前來協(xié)助處理，首先用專用地線把肌電儀的地線連接到墻插地線樁上，效果不明顯，懷疑電網(wǎng)接地本身并非良好；最后接地線連接到窗戶的不銹鋼上，干擾現(xiàn)象才有減弱。說明整個醫(yī)院內(nèi)部電網(wǎng)接地不良。

從科室房間往外看可以觀察到，科室外是走廊，臨時的強電布線用普通PVC管包裹后，一根接一根大約十幾根捆在一起，從走廊頂角落路過肌電室，而后走廊拐彎?？剖裔t(yī)生也反映，設(shè)備靠近走廊拐彎前時（距離未作屏蔽的密集強電布線近），干擾嚴重，遠離該方向時，干擾減弱，說明電磁輻射干擾從空間傳遞的途徑明顯。

以上現(xiàn)象及處理結(jié)果可知，肌電儀受到電磁傳導(dǎo)（線纜傳輸）發(fā)射和電磁輻射（空間輻射耦合）發(fā)射雙方面的影響。

從干擾圖像（見圖2、3）可以看出，主要干擾頻譜是工頻及其諧波（50Hz的倍頻），完全落在肌電電信號的頻譜范圍內(nèi)，肌電微弱信號被淹沒在干擾頻譜中，無法閱讀。

圖2.肌電儀干擾圖像一

圖3.肌電儀干擾圖像二

工頻及其諧波，由于市電交流電供電方式的原因，本質(zhì)上可以說無法預(yù)防的，除非設(shè)備直接使用直流電。

2.2 分析

肌電儀是采集信號最為微弱的醫(yī)療設(shè)備，只有幾個微伏的數(shù)量級，比腦電波信號還要微弱。如此微弱的生命體征信號，本身數(shù)據(jù)采集就十分敏感，極其容易受到外部干擾。因此規(guī)范的措施是應(yīng)該為肌電儀/腦電波儀等微弱信號采集設(shè)備，建設(shè)專用電磁屏蔽室。

2.2.1 屏蔽室。而即便建設(shè)了專用的電磁屏蔽室，稍微不小心，依然會出現(xiàn)電磁干擾現(xiàn)象，比如日光燈線路環(huán)路或者來自電源的影響[4]。更為理想的是為房間設(shè)備包括照明提供直流電，而提供直流電的電源放在屏蔽室之外，如此可完全切斷來自電網(wǎng)的工頻50Hz及其諧波的電磁干擾經(jīng)電源線傳導(dǎo)的影響；而屏蔽室則防止來自室外空間傳播的電磁輻射干擾。如果屏蔽室使用一段時間出現(xiàn)干擾而設(shè)備移出屏蔽室反而干擾小，則說明接地電阻增大，需要檢查屏蔽室的屏蔽網(wǎng)與地線是否連接完好，檢查接地體是否被腐蝕變細，若是需更換。

2.2.2 接地。老醫(yī)院的強電接地，時年經(jīng)久，維護不受重視，接地電阻隨時間越來越大，通常無法滿足敏感設(shè)備的接地要求，零地壓差通常高于5V，甚至幾十伏，而接地電阻通常高達幾十上百歐姆。而單獨為電磁敏感設(shè)備埋設(shè)專門地線，花費不小。但從該案例可以看出，良好接地對降低電磁干擾有良好的效果。肌電設(shè)備使用的地線，應(yīng)該比腦電/心電還要粗，至少使用4m2以上的銅線。

2.2.3 患者及附屬設(shè)施因素。人體本身屬于良好導(dǎo)體，體積大，難以屏蔽，所以也易受外部干擾，周圍若有高壓電源或者大電流電路工作，可以與人體本身通過電磁耦合產(chǎn)生電磁干擾；此外噪聲電流也可能流經(jīng)人體產(chǎn)生電壓，引起阻抗耦合產(chǎn)生干擾。因此診斷床位置不能靠墻，患者不能碰到墻、潮濕的木頭床椅、金屬物件，同時遠離主電源線。若使用金屬診斷床，則容易與主電源線平行或者交叉形成電場，盡量使用木床椅，并保持干燥。電極導(dǎo)聯(lián)線質(zhì)量差或者受損，患者皮膚過多油脂未處理好，患者情緒緊張，室內(nèi)低溫引起寒顫等，均會帶來肌電信號采集干擾。

2.2.4 其他干擾因素。如果未能有屏蔽室，則盡量使用干凈電源，重新布線專用線路，插座采用標準三線布線，良好接地，同時可增加隔離穩(wěn)壓器。注意科室位置遠離大型用電設(shè)備或科室（電梯、理療機、電療室、X射線室、牙科、高頻電刀等），至少保持20M以上距離；遠離公路（避免汽車的電子火花塞、電機電刷產(chǎn)生的電磁輻射）。室內(nèi)避免使用日光燈或節(jié)能燈，日光燈除了鎮(zhèn)流器常帶來干擾之外，電離氣體導(dǎo)電也會產(chǎn)生電磁場；老化的日光燈產(chǎn)生頻譜豐富的電磁干擾，應(yīng)使用質(zhì)量好的LED燈。對肌電儀做法拉第籠的電磁屏蔽（需要良好接地為前提），也可有效防止空間電磁輻射。而對工頻諧波干擾的防范，最佳方案是使用直流供電。

2.2.5 共摸抑制比。選擇共摸抑制比大的肌電儀，放大差模信號，而抑制交流共摸干擾信號。設(shè)備長時間使用后，應(yīng)該調(diào)整機內(nèi)的共摸抑制比。

3.案例三：手術(shù)室多參數(shù)監(jiān)護儀的電磁干擾

手術(shù)室中進行高頻電刀、射頻消融、移動小型X射線機實時介入手術(shù)時，用于監(jiān)控患者生命體征的多參數(shù)監(jiān)護儀、呼吸機等，時常有受到干擾的報告。高頻電刀等設(shè)備的醫(yī)療功用價值大大超過其本身故有的電磁兼容影響，如何有效治理降低手術(shù)室中的這些電磁干擾大戶帶來的影響，一直是業(yè)界難題。

文獻[5]采用同步信號錯開采集的處理方式，高頻電刀的輸出，和內(nèi)窺鏡視頻圖像信號的采集，信號同步但數(shù)據(jù)采集錯開。高頻電刀脈沖輸出時，不采集視頻信號，在高頻電刀脈沖間隔期采集視頻信號。這種處理方式可以從根上解決電磁干擾大戶對包括內(nèi)腔鏡、多參數(shù)監(jiān)護儀在內(nèi)的電磁敏感設(shè)備的電磁干擾問題。但除了需要非常專業(yè)的技術(shù)改造（在兩臺不同廠家的設(shè)備之間建立信號同步）和較長時間設(shè)備調(diào)試，還面臨政策法律上的尷尬，即不允許第三方對醫(yī)療設(shè)備進行改造。比較理想的是由廠商來解決兩臺設(shè)備的信號同步，即電刀和敏感設(shè)備（監(jiān)護儀、內(nèi)腔鏡、彩超）是同一個廠商生產(chǎn)的，設(shè)備間的同步處理對廠商易如反掌，但如今醫(yī)療器械行業(yè)分工現(xiàn)實幾乎無法做到。文獻[6]提到了一種自適應(yīng)噪聲抵消方案，也牽涉到對設(shè)備的改造。

目前的解決方式是，為手術(shù)室用的多參數(shù)監(jiān)護儀等生命體征參數(shù)監(jiān)測設(shè)備，提供了濾波功能，當出現(xiàn)電磁干擾時，使用該功能能極大有效改善被電磁干擾的圖像圖形質(zhì)量。但是使用該功能有潛在的隱患，臨床醫(yī)生使用需非常謹慎。對于一些體弱心血管患者，某些異常生命體征參數(shù)本身就可能有屬于患者所固有，這些異常體征參數(shù)或曲線波形，對于臨床醫(yī)生判斷患者手術(shù)時的生命狀態(tài)，是十分重要的。而濾波功能，則不分敵我，把這些異常生命體征信號當做干擾噪聲給過濾掉了。這在手術(shù)中，顯然非常危險，即臨床醫(yī)生不能及時觀察到患者出現(xiàn)生命體征參數(shù)出現(xiàn)異常（異常信號被過濾功能過濾掉了），而及時采取補救措施。

總之，手術(shù)室內(nèi)電磁兼容現(xiàn)象十分復(fù)雜，牽涉使用者的生命安全，但目前還沒有可實施的理想解決方案或措施，尚需相關(guān)專業(yè)人員一起努力。