医院电磁干扰现象二三例

福建省南平市第一医院设备科 （福建 南平 353000）

内容提要：介绍本院实际发生的医疗设备电磁兼容现象的几个例子，对其发生的原因及治理措施进行思考与分析，并提出建议，以期更规范的电磁兼容防范措施能得到医院的重视。

医院的医疗设备电磁兼容（EMC）现象时有发生，随着数字化集成化医疗设备下沉使用，在窄小空间堆放密集设备，是医院各科室的正常状况。临时增添的设备，也导致临时牵引的强电布线杂乱无章。电磁兼容作为比较专业的一个领域，通常老医院在建设规划时，并不受重视，也无相对应的EMC规划设计，这对后来越来越多越密集的设备，在使用时出现电磁干扰现象，埋下伏笔。同时一些微弱信号的敏感设备，需要建设专门的屏蔽室，作为常识，尚未在医院内部得到共识，从临床医生到领导都没有足够的意识，甚至在新建大楼时，都没有相应的规划设计，导致微弱生命体征信号检测设备的电磁兼容现象，普遍且长期存在。良好接地通常可以解决很多EMC现象，但是老医院的接地体经年未有维护更换，接地问题（除了安全地雷电地）受到重视不够，接地日渐不良，地下接地体遭腐蚀变细小，接地电阻不断增大，对有效解决EMC现象带来很大困扰。下面用几个本院发生的案例，具体说明当前老旧医院可能普遍遇到的EMC问题，做简单分析，给出些改善EMC现状的建议。

1.案例一：彩超的电磁干扰

1.1 现象与排查处理

超声门诊部报告，部分彩超出现图像的伪影失真。前去查询，出现不正常之前，部门未在房内增添或更换任何设备。失真图像多为波纹状干扰，疑似为电磁干扰。但是出现不正常图像的时间并无规律，可排除房内及附近稳定干扰源的因素。

在房内仔细排查期间，突然听到冲击钻的噪声，楼上其他科室正在内装修。是否跟这个有关呢？立即让同事上楼，观察楼上使用冲击钻是否跟楼下彩超出现伪影相关。果然，只要冲击钻在使用，楼下的彩超就出现干扰波纹，反复几次试验都如此。确定冲击钻是干扰源。

立即找来一台隔离稳压电源，接在冲击钻之前，干扰现象减弱至可正常使用，但仍有微弱干扰。

1.2 分析

电机电刷火花可产生频谱丰富的电磁波，经电源线反串回电网，其中跟彩超主频（1～10MHz）相关的频谱，对彩超图像造成了干扰。彩超是种灵敏度较高的图像诊断设备，尽管设备本身也有抗电磁干扰的设计，但显然干扰源产生的电磁传导发射强度，超过了设备承受值。

电磁兼容（EMC）涉及电磁能量的产生、传输、接收，因此EMC问题由如图1所示的三个部分构成：干扰源（发射器）、传输路径（耦合）、接收器。

图1.EMC问题构成的三个部分

因此治理EMC的方案，就有如下三个途径[1]：①抑制或屏蔽干扰源的电磁发射——屏蔽；②尽可能使电磁耦合路径无效——切断；③使接收器对电磁发射不敏感——防护。

在该案例中，干扰源为冲击钻电机电刷产生的频谱丰富的电磁发射，途径是经电源线反串回电网，干扰了敏感设备彩超。因此最有效直接的措施，就是切断电磁干扰的耦合路径——电源电网。可以采取的措施有：①在干扰源电源接入点，使用隔离稳压电源，切断干扰源电磁频谱反串回电网；但该措施有其缺点，即不能阻止冲击钻产生的电磁辐射，通过空间（非线路）被耦合进作为巨大接收天线的电网线路，干扰频谱依然可以通过辐射耦合进电网。而对冲击钻做电磁屏蔽显然是不现实的措施。②在彩超电源接入点，使用隔离稳压电源。可以有效避免措施1存在的弊病。为彩超配备隔离稳压电源或者净化稳压电源，应该是标准的规范措施之一。一些厂商通常会建议为彩超配备UPS，但是不少资料指出，UPS本身经常成为电磁干扰的源头，不建议作为彩超的净化电源使用[2,3]。内部有变压器隔离的稳压电源最好，但其缺点是体积大、重量重，移动不方便。③冲击钻使用的电源线路，和敏感设备分开。这个需要对医院的强电布局非常熟悉，通常由专职电工负责，而非医工科室。对于现场装修施工来说，这个措施可能需要临时从较远的地方取电，对作业不方便。

施工设备对医疗敏感设备通过电网传输电磁干扰，要引起足够的重视。通常不建议施工设备直接接入医院电网，比较理想的是医院的强电布局从开始就有良好的规范设计，各种医疗设备接入电源分类，电磁强干扰设备、电磁敏感设备、辅助设备、非医疗设备等电源接入分开，使用不同的交流电线路供电。非医疗设备（电梯、电冰箱、空调、电风扇等）有专门的线路（单独变压器或者单独一相）供电，可极大降低敏感设备被干扰的概率。对于老医院来说，改造复杂的供电电网几乎不可能，只有新医院新大楼才有可能从一开始就做好电磁兼容方面的规范设计。

2.案例二：肌电仪的电磁干扰

2.1 现象与排查处理

肌电室反映肌电信号图像经常出现干扰，甚至成为常规。经常不得不等待干扰较轻的时间才能做图像诊断，甚至需要推着病床在房内寻找干扰较弱的位置。患者躺在床上，大部分时间是为了等待干扰较弱的时间段，通常一个患者检查诊断需要花2、3个小时。不仅为患者带来极大的不便，科室门诊效率也极大降低，也直接影响了科室的收入待遇。作为偏冷部门也越发不受领导重视，进入恶性循环。

肌电仪搬到新建尚未启用的新大楼测试，设备工作非常正常，毫无干扰，说明电磁干扰源来自科室内部或者附近。而目前的肌电科室是在老门诊大楼，隔壁是彩超科室。厂家工程师前来协助处理，首先用专用地线把肌电仪的地线连接到墙插地线桩上，效果不明显，怀疑电网接地本身并非良好；最后接地线连接到窗户的不锈钢上，干扰现象才有减弱。说明整个医院内部电网接地不良。

从科室房间往外看可以观察到，科室外是走廊，临时的强电布线用普通PVC管包裹后，一根接一根大约十几根捆在一起，从走廊顶角落路过肌电室，而后走廊拐弯。科室医生也反映，设备靠近走廊拐弯前时（距离未作屏蔽的密集强电布线近），干扰严重，远离该方向时，干扰减弱，说明电磁辐射干扰从空间传递的途径明显。

以上现象及处理结果可知，肌电仪受到电磁传导（线缆传输）发射和电磁辐射（空间辐射耦合）发射双方面的影响。

从干扰图像（见图2、3）可以看出，主要干扰频谱是工频及其谐波（50Hz的倍频），完全落在肌电电信号的频谱范围内，肌电微弱信号被淹没在干扰频谱中，无法阅读。

图2.肌电仪干扰图像一

图3.肌电仪干扰图像二

工频及其谐波，由于市电交流电供电方式的原因，本质上可以说无法预防的，除非设备直接使用直流电。

2.2 分析

肌电仪是采集信号最为微弱的医疗设备，只有几个微伏的数量级，比脑电波信号还要微弱。如此微弱的生命体征信号，本身数据采集就十分敏感，极其容易受到外部干扰。因此规范的措施是应该为肌电仪/脑电波仪等微弱信号采集设备，建设专用电磁屏蔽室。

2.2.1 屏蔽室。而即便建设了专用的电磁屏蔽室，稍微不小心，依然会出现电磁干扰现象，比如日光灯线路环路或者来自电源的影响[4]。更为理想的是为房间设备包括照明提供直流电，而提供直流电的电源放在屏蔽室之外，如此可完全切断来自电网的工频50Hz及其谐波的电磁干扰经电源线传导的影响；而屏蔽室则防止来自室外空间传播的电磁辐射干扰。如果屏蔽室使用一段时间出现干扰而设备移出屏蔽室反而干扰小，则说明接地电阻增大，需要检查屏蔽室的屏蔽网与地线是否连接完好，检查接地体是否被腐蚀变细，若是需更换。

2.2.2 接地。老医院的强电接地，时年经久，维护不受重视，接地电阻随时间越来越大，通常无法满足敏感设备的接地要求，零地压差通常高于5V，甚至几十伏，而接地电阻通常高达几十上百欧姆。而单独为电磁敏感设备埋设专门地线，花费不小。但从该案例可以看出，良好接地对降低电磁干扰有良好的效果。肌电设备使用的地线，应该比脑电/心电还要粗，至少使用4m2以上的铜线。

2.2.3 患者及附属设施因素。人体本身属于良好导体，体积大，难以屏蔽，所以也易受外部干扰，周围若有高压电源或者大电流电路工作，可以与人体本身通过电磁耦合产生电磁干扰；此外噪声电流也可能流经人体产生电压，引起阻抗耦合产生干扰。因此诊断床位置不能靠墙，患者不能碰到墙、潮湿的木头床椅、金属物件，同时远离主电源线。若使用金属诊断床，则容易与主电源线平行或者交叉形成电场，尽量使用木床椅，并保持干燥。电极导联线质量差或者受损，患者皮肤过多油脂未处理好，患者情绪紧张，室内低温引起寒颤等，均会带来肌电信号采集干扰。

2.2.4 其他干扰因素。如果未能有屏蔽室，则尽量使用干净电源，重新布线专用线路，插座采用标准三线布线，良好接地，同时可增加隔离稳压器。注意科室位置远离大型用电设备或科室（电梯、理疗机、电疗室、X射线室、牙科、高频电刀等），至少保持20M以上距离；远离公路（避免汽车的电子火花塞、电机电刷产生的电磁辐射）。室内避免使用日光灯或节能灯，日光灯除了镇流器常带来干扰之外，电离气体导电也会产生电磁场；老化的日光灯产生频谱丰富的电磁干扰，应使用质量好的LED灯。对肌电仪做法拉第笼的电磁屏蔽（需要良好接地为前提），也可有效防止空间电磁辐射。而对工频谐波干扰的防范，最佳方案是使用直流供电。

2.2.5 共摸抑制比。选择共摸抑制比大的肌电仪，放大差模信号，而抑制交流共摸干扰信号。设备长时间使用后，应该调整机内的共摸抑制比。

3.案例三：手术室多参数监护仪的电磁干扰

手术室中进行高频电刀、射频消融、移动小型X射线机实时介入手术时，用于监控患者生命体征的多参数监护仪、呼吸机等，时常有受到干扰的报告。高频电刀等设备的医疗功用价值大大超过其本身故有的电磁兼容影响，如何有效治理降低手术室中的这些电磁干扰大户带来的影响，一直是业界难题。

文献[5]采用同步信号错开采集的处理方式，高频电刀的输出，和内窥镜视频图像信号的采集，信号同步但数据采集错开。高频电刀脉冲输出时，不采集视频信号，在高频电刀脉冲间隔期采集视频信号。这种处理方式可以从根上解决电磁干扰大户对包括内腔镜、多参数监护仪在内的电磁敏感设备的电磁干扰问题。但除了需要非常专业的技术改造（在两台不同厂家的设备之间建立信号同步）和较长时间设备调试，还面临政策法律上的尴尬，即不允许第三方对医疗设备进行改造。比较理想的是由厂商来解决两台设备的信号同步，即电刀和敏感设备（监护仪、内腔镜、彩超）是同一个厂商生产的，设备间的同步处理对厂商易如反掌，但如今医疗器械行业分工现实几乎无法做到。文献[6]提到了一种自适应噪声抵消方案，也牵涉到对设备的改造。

目前的解决方式是，为手术室用的多参数监护仪等生命体征参数监测设备，提供了滤波功能，当出现电磁干扰时，使用该功能能极大有效改善被电磁干扰的图像图形质量。但是使用该功能有潜在的隐患，临床医生使用需非常谨慎。对于一些体弱心血管患者，某些异常生命体征参数本身就可能有属于患者所固有，这些异常体征参数或曲线波形，对于临床医生判断患者手术时的生命状态，是十分重要的。而滤波功能，则不分敌我，把这些异常生命体征信号当做干扰噪声给过滤掉了。这在手术中，显然非常危险，即临床医生不能及时观察到患者出现生命体征参数出现异常（异常信号被过滤功能过滤掉了），而及时采取补救措施。

总之，手术室内电磁兼容现象十分复杂，牵涉使用者的生命安全，但目前还没有可实施的理想解决方案或措施，尚需相关专业人员一起努力。