大型X线数字减影设备的接地系统

伍子英

广州医学院第三附属医院 设备科，广东 广州 510150

大型X线数字减影设备的接地系统

伍子英

广州医学院第三附属医院 设备科，广东 广州 510150

本文探讨数字减影X线机接地系统的重要性，及接地系统的制作及安装。稳定可靠的接地系统是医疗设备安全、正常、高效运行的保障。

接地系统；数字减影X线机；电磁干扰；漏电流

1 大型X线数字减影机接地系统的重要性

大型数字减影X线机等医疗设备接地系统的重要性往往被人们忽视，因而导致很多由于接地不正确而引发的一些本来可以避免的故障发生。接地的目的不单是安全接地，也是为了抑制干扰，但接地不当时，不但起不到抑制干扰的作用，反而会产生新的干扰。现代医用数字减影X线机及其辅助设备越来越多地采用计算机和大规模集成电路，中央处理器运算速度的加快使计算机达到无线电波频率范围内，电路较易受电磁波的干扰，其本身也产生电磁干扰。为了追求体积小和增加功能，相邻线路间隔也越来越小，过电压的击穿危险随之增大，也增加了信号通道的干扰。而上述变化使得某些很小的瞬间过电压就可能导致运算错误，只有正确的接地才能有效防止电磁干扰。

大型数字减影X线机不仅具有医疗检查的功能，同时具有治疗的功能。当手术进行过程中象麻醉机、除颤器、高频电刀、射频消融、等离子刀、心电监护、高压注射器等，尤其是当多台医疗设备并用于一个被检者时，如果每台设备都各自接有地线、电源线，设备和大地构成了一个闭合环路，该闭合环路可能会引入磁场干扰。另外，使用屏蔽线时，如果几条屏蔽线多处接地也会造成环路，形成磁场干扰。

漏电流是设备的电源线到金属机壳之间流过的电流。它主要产生于电源变压器的初级绕组、导线之间、与金属外壳之间存在的分布电容。由于电容有隔直通交的作用，这些分布电容就会将一部分交流电耦合至外壳，使设备外壳与大地产生电位差。如果被检者接触设备外壳，漏电流会通过被检者流向大地，造成被检者被电击，故漏电流是引起电击的主要原因。若外壳的漏电流没有接入大地的回路或机壳与大地相接的连线接触不良或断开，当被检者或操作人员接触到仪器的外壳时，漏电流会通过被检者流向大地。当所用医疗设备外壳漏电流大于300μA时，被检者就会有感觉。若这一电流超过人体所能承受的最大值时，人就会受到电击。另一种漏电流是通过连接到被检者身上的电极线或导联线进入被检者的，这种漏电流引起的电击更危险，因为被检者是处于束缚或电线直接与被检者身体接触的状态。

在数字减影X线机使用过程中经常会出现被检者同时使用几种手术器械。如果一台器械设备的接地断路或者电源插板的地线断开，被检者身上就有可能带电，会使操作者和被检者同时受到电击。还有一种现象就是被检者使用的某一种仪器漏电，使得被检者身上带电，而被检者的手或者其他部位接触到床或金属治疗车时，漏电流就会通过被检者身体再经过金属物品接地，被检者也有被电击的危险。

接地电阻的形成：① 接地引线电阻，是接地体至电源装置接地母线间引线本身的电阻，其阻值与引线的直径、长度和材质有关。② 接地体表面与土壤的接触电阻，其阻值与土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面和接触的紧密程度有关。从接地体开始向远处扩散电流所经过的路径土壤电阻，即散流电阻，而决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。

2 大型X线数字减影机接地系统的制作与安装

由于实际应用中数字减影X线机并不是单独使用，在通常的分支回路中，其他检查所用设备接地线是经与墙上金属接地盒的接地螺栓连接而与接线盒和分支回路接地线相连通的。再经分支回路接地线连接到配电箱的金属外壳上，从而实现设备的接地。这种做法使设备接地线形成了同一配电箱供电的其他回路的噪音。

当多台医用设备共同使用时，对低频信号的设备，应采取公共接地，即将各个设备的地线接在一起，使每台设备的外壳电位相等，再与大地相接。而且地线要尽量短，确保与大地接触良好，避免采用各个设备单独接地。对有高频信号设备，应采取多点接地，减少闭合环路，防止磁场干扰。为了防止数字减影X线机高压发生器50kV以上高压感应电场的电击，高压发生器外壳应采用多点接地而不能用单点接地。对心电监护等一些通过导联或连线接触人体的设备，为了防止微电击，采用浮地的方式防止漏电流。浮地就是使设备的公共地线不和大地相接通，它的优点是不受大地电流的影响。采用这种浮地电路的设备有心脏起搏器、心电图机的电源部分及前置放大部分、高频电刀等，它们的公共地线和机壳也是不相通的，即公共地线与大地电位是无关的。屏蔽线的接地要采用一点接地，不可采用多点接地，减少环路，防止磁场干扰。

降低接地电阻主要是降低接触电阻和散流电阻，故应从接地体的最佳埋设深度、不等长接地体技术等方面来降低接地电阻。

垂直接地体的最佳埋设深度，是能使散流电阻尽可能小，而又方便做到的埋设深度。决定垂直接地体最佳深度，应考虑到三维地网的因素。三维地网是接地体的埋设深度与接地网的等值半径处于同一数量级的接地网（即埋设深度与等值半径之比大于1/10）。在可能的范围内埋设深度应尽可能取最大值，但并不等于深度越深越好，如果把垂直接地体近似为半球接地体，其电阻为：

R=ρ/2πr=ρ/2πL

式中：ρ土壤电阻率；L垂直接地体的埋设深度。

由此可见，R与L成反比，为使R减小，L越大越好。但对上式偏微分，可见随着L的增大，降阻率成反比下降，当增大L到一定程度后，基本上呈饱和状态，降阻率已趋近于零。垂直接地体的最佳埋设深度不是固定的，在设计中应按接地网的等值半径和区域内的地质情况来考虑，实际应用中一般取1.5~2 m为宜。

在实际接地网的接地体的布置上，很难做到两个单一接地体相距达到理论分析中的最佳距离，经过反复实践，采取不等长接地体技术，取得良好的效果。不等长接地体技术，即各垂直接地体的长度各不相等，在接地体的布置上，采取垂直接地体布置为两长一短或一长两短，以使接地体组间的屏蔽作用减小到最小。从理论上到实践中应用，都较好地解决了多个单一接地体间的屏蔽作用问题，提高了各单一接地体的利用系数，降低接地体组的散流电阻。

大型数字减影X线机及其它医用X线设备的接地要求主要是保证良好接地。包绕导线的金属物体或在发生接地短路或静电放电时有可能带电的金属物体，都应接地以保证人身安全。所有金属外护物、管槽及设备接地线与接地极之间，应由一个连续的电气连接系统以牢固的方式连接在一起。绝对不能将其接在自来水管、金属门窗等物体上面。很多X线医疗设备厂家要求接地电阻为4Ω或更小。将大型数字减影X线机机组所有部件的金属外壳用导电体与接地极可靠地连接起来，当人体接触到带电体时，由于人体电阻（一般按800Ω计算）比接地电阻（小于4Ω）大得多，几乎没有电流流过人体，从而保证人身安全。接地系统在安装后应用接地电阻表检查接地电阻，而且要根据实际情况定期地进行检测。若检测的结果与原值有较大出入，必须增加一些材料和加大导线的截面积，使接地电阻达到设计要求，确保设备的安全运行。对设备来讲接地电阻要小于4Ω，而且接地电阻越小漏电流越小。一般医疗设备外壳漏电流必须小于300μA，心导管电极或起搏器电极等体内仪器的漏电流应小于10μA，病人导联线的漏电流必须小于50μA。为了减小接地电阻，地线的线径要粗，且不要过长，地线的安装要符合技术规范。

使用其他医疗设备时要严格按操作规程进行，体外除颤或使用高频电刀时，操作人员不要接触病人的身体，以免除颤电流或高频电流通过操作人员的身体流向大地，使被检者和操作人员同时受到电击。

3 小结

由于医用数字减影X线设备的检查对象是人体，在实际工作中并不是单独使用，而且部分被检者甚至往往处于麻醉、昏迷等失去知觉的状态，稍有不慎就会危及生命。大型数字减影及其他手术器械设备的使用安全问题成为需要特别重视的问题。接地是减少设备漏电流，防止电击和防止电磁干扰的最有效措施。将设备的外壳与大地通过导线接通，使设备外壳与大地保持同电位。良好的接地可以保护人身及设备安全，抑制干扰，提高设备信噪比。接地的设计，要根据设备的技术要求和所处地区的地理、地质条件，采取适当的措施，以最高的性价比来完成。接地工程涉及到钻探技术、电气测量、施工技术等多门学科，故需在实践中不断探索总结，以确保设备安全可靠运行。

[1] GB 50054.95,低压配电设计规范[S].北京:中国计划出版社,1996.

[2] 黎式棠.医用射线机原理与维修[M].柳州:广西科学技术出版社,1999.

[3] GB9706.1-1995,医用电气设备第一部分安全通用要求[S].

[4] 冯国杰,陈卫权.医疗电子设备的接地系统[J].医疗装备,2003(12):23-24.

[5] 陆叙林,李效银.医疗卫生装备的安全用电与接地[J].中国医学装备,2005(10):47-48.

[6] 黄鸿新,陈宇恩.医用电气设备漏电流的产生原因[J].中国医疗器械信息,2008(7):51-53.

[7] 许迎新.医疗设备电气安全特性的测试与评价[J].中国医疗设备,2010(1):53-54,72.

Grounding System of the Large X-Ray Digital Subtractive Angiography Equipment

WU Zi-ying
Equipment Department,the Third Affiliated Hospital of Guangzhou Medical College,Guangzhou Guangdong 510150,China

TM92；TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.12.034

1674-1633(2010)12-0083-02

2010-06-11

2010-09-25

作者邮箱：xraywzy@tom.com

Abstract: This paper discusses the importance of X-ray digital subtraction angiography system and the implementation of grounding system, also puts forward that stable grouding system is the assurance of medical equipment.

Key words: grounding system; digital subtractive angiography; electromagnetic interference; electricity leakage