CT 在電磁兼容測試中輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射試驗的工作模式討論

趙佳洋 丁海波 馬躍 遼寧省醫(yī)療器械檢驗所 （沈陽 110179）

1.對標準的討論

《GB4824-2004 工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)射頻設(shè)備 電磁騷擾特性 限值和測量方法》標準為醫(yī)用電氣設(shè)備的輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射試驗規(guī)定了原則性的試驗布置要求。在該標準的6.4 受試設(shè)備的布置中規(guī)定“應(yīng)在符合各種典型應(yīng)用情況下測量受試設(shè)備，通過改變受試設(shè)備的試驗布置來獲得騷擾電平最大值”。該條款為輻射發(fā)射測試和傳導(dǎo)發(fā)射測試提供了原則性的依據(jù)，首先對于醫(yī)用電氣設(shè)備的輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射測試來說最重要的要模擬實際情況；其次，該條款明確規(guī)定“通過改變受試設(shè)備的試驗布置來獲得騷擾電平最大值”；之后該標準才對受試設(shè)備的試驗布置進行了推薦性的描述，所以我們在進行CT 類設(shè)備的輻射測試的時候應(yīng)首先需要正確理解標準這一條的含義。

2.試驗室布置的CT 輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射的工作模式

2.1 CT 的工作模式討論

CT 的工作模式應(yīng)考慮三個方面的因素，首先CT 應(yīng)工作在正常工作狀態(tài)下，其次CT 的工作模式應(yīng)盡量覆蓋其所有功能，最后CT 的工作模式應(yīng)考慮其能產(chǎn)生最大發(fā)射的狀態(tài)。

基于以上三點考慮，在風險分析文檔支持的前提下，推薦以下三種工作模式：(1)待機模式；(2)正常掃描模式；(3)患者支撐裝置運動模式。

待機模式意味著所有部件均狀態(tài)良好，可以進行正常曝光或者機械運動。對于待機模式，我們主要考慮到其在CT 的整個工作流程中占據(jù)的較多時間，這意味著，CT 會在此模式下長時間穩(wěn)定地對外產(chǎn)生干擾。在此狀態(tài)下，干擾產(chǎn)生的時間較長而相對的強度較低，首先進行此工作模式的測試一方面是從風險分析角度考慮，因為該風險發(fā)生的概率是最高的。另一方面該工作模式比較容易測量到干擾，且幅值較低。如果待機模式無法通過測試，那么后續(xù)的兩種模式基本上也無法通過，從節(jié)省測試時間的角度，優(yōu)先推薦待機模式進行測量。

正常掃描模式意味著進行正常的X 射線的曝光掃描，該模式包含了高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓、X射線管組件曝光、探測器進行接收X 射線信號、CT 的支架進行旋轉(zhuǎn)、患者支撐裝置進行軸向（但不僅是）的運動、CT 與圖像處理系統(tǒng)之間進行大規(guī)模的信號交互等一系列的工作狀態(tài)的組合。對于正常掃描模式，我們主要考慮該模式是CT 實現(xiàn)其預(yù)期用途必需的典型性模式，雖然其產(chǎn)生的電磁能量時間較短，在理論上卻是其發(fā)射能量最高的狀態(tài)，所以推薦正常掃描模式進行測量。

表1. 八種脈沖頻譜的比較

患者支撐裝置運動模式模擬的是在進行X 射線曝光掃描之前，醫(yī)生需要對患者進行適當定位的情況，該模式事實上是患者支撐裝置的運動和CT 支架待機的組合。推薦為患者支撐裝置的運動專門進行編程，并明確程序的版本號，這樣可以方便進行無人控制的機械運動，并且可以提高測試的復(fù)現(xiàn)性。

2.2 CT 的推薦工作狀態(tài)討論

待機模式并沒有工作狀態(tài)討論的必要，我們主要是對正常掃描模式以及患者支撐裝置運動模式的工作狀態(tài)進行討論。

正常掃描模式：在確定CT 的工作狀態(tài)的時候，需要明確的是最大輸出功率的工作狀態(tài)有可能不是最大的發(fā)射的狀態(tài)，最大發(fā)射狀態(tài)的獲得需要綜合考慮EUT 的發(fā)射頻率、發(fā)射波形和輸出功率，下表羅列了幾種波形在頻域上的比較，這表明波形的不同會導(dǎo)致在進行傅里葉變換后其頻率也會有著顯著的不同。

我們需要考慮高壓發(fā)生裝置的逆變頻率；最大功率的獲得方式是通過調(diào)頻還是調(diào)幅；逆變裝置的波形是矩形波還是其他的波形；驅(qū)動CT 支架的電動機的控制模式。如果高壓發(fā)生裝置的控制是通過逆變裝置的調(diào)幅的方式來進行的，那么我們需要考慮讓其工作在最大功率的狀態(tài)下，因為逆變裝置的頻率是不變的，幅值的變化導(dǎo)致功率發(fā)生變化，所以最大功率狀態(tài)意味著高壓發(fā)生裝置發(fā)射的最大狀態(tài)。而對于通過調(diào)頻來控制高壓發(fā)生裝置功率的設(shè)備來說，我們可以優(yōu)先考慮讓其工作在最大功率的80%左右，這是因為，該類型的高壓發(fā)生裝置的功率隨逆變頻率占空比而變化，但是在最大輸出功率時，其占空比非常大，反而導(dǎo)致其發(fā)射在頻域上降低，為了兼顧發(fā)射的幅值和頻譜的范圍，我們推薦在最大功率的80%左右進行測試。而掃描時間我們推薦與支架旋轉(zhuǎn)時間保持一致，這樣可以兼顧高壓發(fā)生裝置的發(fā)射與支架驅(qū)動裝置的發(fā)射。在掃描模式方面我們優(yōu)先推薦Axial 模式，因為這個模式幾乎所有的CT 都具備，并且，其高壓發(fā)生裝置及相應(yīng)的運動驅(qū)動裝置可以實現(xiàn)頻繁的啟——停的工作狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上，如果具備Helical 模式的CT，也推薦使用該模式進行測試。根據(jù)我們對市面上主流CT 的摸底性測試，現(xiàn)列出部分推薦性的工作狀態(tài)以供參考（表1）。

表1.

其中，對于數(shù)據(jù)鏈的要求為：圖像數(shù)據(jù)從Gantry 傳輸?shù)娇刂婆_并在控制臺進行圖像重建。

患者支撐裝置運動模式：該模式需要重點考慮的是，盡量模擬正常工作狀態(tài)時的典型運動狀態(tài)，即沿著CT 孔徑方向的左右擺動、沿著支撐裝置垂直方向的移動。該狀態(tài)有以下特點：（1）這些運動狀態(tài)不會同時出現(xiàn)，只能完成一個狀態(tài)，然后進行下一個狀態(tài)；（2）沿著CT 孔徑方向的前后移動已經(jīng)包含在正常掃描模式中，不需要在患者支撐裝置運動模式下測試。

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