彩超圖像干擾問題與電磁兼容

鄭沁春 陳其 吳曉東 黃澤波 林強＊

1 福建省立醫(yī)院 （福建 福州 350001）

2 福建省立金山醫(yī)院 （福建 福州 350028）

內(nèi)容提要：彩色多普勒超聲檢查（簡稱，彩超）作為一種高靈敏度的影像診斷設(shè)備，在臨床應(yīng)用中非常容易受電磁干擾而出現(xiàn)圖像偽影，極大影響了臨床診斷。文章用4個彩超圖像干擾案例，介紹了彩超圖像干擾源的排查分析、處理并討論其與電磁兼容的關(guān)系。

作為一種無痛、無創(chuàng)、方便、直觀的檢查手段，超聲影像診斷越來越得到臨床的廣泛應(yīng)用。彩色多普勒超聲檢查（簡稱，彩超）是一種高靈敏度的設(shè)備，在使用過程中如果出現(xiàn)不明原因引起的干擾圖像（偽影），會影響臨床診斷的準(zhǔn)確性。在實際排查的過程中，發(fā)現(xiàn)引起彩超干擾圖像的原因眾多，需要耐心應(yīng)用排除法，從簡單到復(fù)雜，最后找到干擾源，消除干擾。以下通過4個案例，介紹彩超圖像干擾的排查分析與處理方式。

1.案例一

1.1 故障現(xiàn)象

ALOKA 3500搬遷到新場所后報告圖像干擾（圖1、圖2），器官臟器介質(zhì)區(qū)分、血流采集都無法正常顯示。連續(xù)多普勒（CW）功能運行時圖像中間區(qū)域成柱狀干擾，臟器采集在圖像中間時CW功能起不到檢查作用；血流模式成跑馬燈掃屏式紋波狀干擾；二維圖像有雜波干擾，血流圖像受干擾影響。

1.2 故障分析與處理

首先，用備用探頭替換在用探頭，現(xiàn)象依舊，排除探頭故障原因；其次依次關(guān)斷科室內(nèi)其他設(shè)備，現(xiàn)象依舊，排除其他設(shè)備的電磁干擾；因為設(shè)備換過場所，把設(shè)備推回到原先場所，干擾現(xiàn)象消失，排除設(shè)備本身原因；最后判斷干擾源可能來自供電網(wǎng)絡(luò)。使用UPS純電池給彩超主機供電，現(xiàn)象依舊。最后把工作站和彩超相連的視頻線（ALOKA 3500視頻線為AV線）斷開，干擾現(xiàn)象消失?；謴?fù)電網(wǎng)給彩超主機供電，干擾現(xiàn)象又出現(xiàn)。從以上判斷，干擾源來自新場所供電網(wǎng)絡(luò)的電磁干擾，通過電源線的傳導(dǎo)發(fā)射，分別直接影響了彩超主機和工作站（經(jīng)視頻信號線反向干擾主機）。

圖1.ALOKA 3500 干擾圖1

圖2.ALOKA 3500 干擾圖2

在線式UPS可能因為廠家競爭的緣故，在電磁兼容方面，節(jié)省了許多設(shè)計和結(jié)構(gòu)，從而現(xiàn)在本身經(jīng)常成為一個電磁干擾源，通常不建議作為彩超的干凈電源使用[1]。傳統(tǒng)的建議是為彩超設(shè)備配備交流凈化電源（實際上就是一個非常重的超級大變壓器），分別為彩超主機和工作站供電[2]。按上述方式安裝交流凈化電源之后，圖像干擾現(xiàn)象依然存在。最后發(fā)現(xiàn)工作站和主機之間除了視頻線，還有6類網(wǎng)絡(luò)雙絞線，而網(wǎng)線作為天線也能吸收房間內(nèi)供電網(wǎng)絡(luò)（作為發(fā)射天線）通過空間輻射發(fā)射的電磁干擾波，而后經(jīng)傳導(dǎo)發(fā)射，反向干擾了彩超主機，需要斷開網(wǎng)線圖像干擾才能消失[3]。因此，只解決工作站供電干擾還不能徹底解決干擾現(xiàn)象。后配置了專業(yè)彩超抗干擾儀，分別安裝在彩超主機供電側(cè)（分頻段多級濾波+干凈電源）及主機和工作站之間（光電隔離+視頻編解碼器），切斷了供電網(wǎng)絡(luò)帶來的傳導(dǎo)發(fā)射騷擾，彩超圖像恢復(fù)正常。

2.案例二

2.1 故障現(xiàn)象

飛利浦HD9反饋有圖像干擾現(xiàn)象，具體是腔內(nèi)探頭和腹部探頭的二維圖像和血流采集受干擾波動圖像顯示異常（圖3、圖4），而淺表探頭圖像運行正常。

2.2 故障分析與處理

淺表探頭顯示正常，可排除彩超設(shè)備板卡的故障；然后用備用探頭對腔內(nèi)探頭和腹部探頭進行檢查，現(xiàn)象如故，排除探頭因素；逐一關(guān)斷室內(nèi)其他設(shè)備，現(xiàn)象依舊；直到拔下彩超與工作站主機之間的視頻信號AV線，發(fā)現(xiàn)干擾現(xiàn)象減弱，血流干擾基本消除，但二維圖像干擾還是比較嚴(yán)重，說明干擾源有一部分來自工作站；繼續(xù)對外部壞境進行詳細排查，發(fā)現(xiàn)關(guān)掉科室的日光燈，干擾現(xiàn)象完全消失，而再開啟日光燈干擾現(xiàn)象重現(xiàn)?；究梢耘袛喔蓴_源來自日關(guān)燈和工作站。日關(guān)燈的干擾主要來自電磁兼容不合格的鎮(zhèn)流器，而工作站的干擾源，可能來自電網(wǎng)，也可能是工作站本身內(nèi)部的電源模塊，因檢測設(shè)備不足，未予以進一步追查。更換科室日光燈，在彩超主機和工作站視頻信號傳輸線之間加裝光電隔離（也可以更換工作站，但如果現(xiàn)象依舊則干擾源來自電網(wǎng)），圖像干擾消失。

圖3.飛利浦HD9干擾圖1

圖4.飛利浦HD9干擾圖2

3.案例三

3.1 故障現(xiàn)象

日立交響70出現(xiàn)波紋狀圖像干擾（圖5）。

3.2 故障分析與處理

該設(shè)備隔壁是CT室，而彩超出現(xiàn)圖像干擾是彩超被科室人員移至靠近CT室墻壁一邊后發(fā)生的。將彩超挪到房間對面，遠離CT室，干擾現(xiàn)象大大減弱，勉強可使用。干擾源明顯來自CT室，盡管CT室按標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)成屏蔽室，因年久維護不足，部分電磁泄露難免，造成彩超圖像干擾。徹底解決的方案有兩個，一是重新處理翻修CT室屏蔽層；二是將該門診室和其他未使用敏感影像設(shè)備的科室調(diào)換房間。后者簡潔方便，可作為臨時措施。前者徹底消除隱患及對醫(yī)生身體的長期輻射傷害，但工程量大，需要統(tǒng)籌工期。

4.案例四

4.1 故障現(xiàn)象

麻醉科在手術(shù)時使用高頻電刀，同時用日立交響60的食道探頭作為同步監(jiān)控，但是時發(fā)現(xiàn)血流圖像干擾嚴(yán)重（圖6）。

圖5.日立交響70干擾圖

圖6.日立交響60干擾圖

4.2 故障分析與處理

高頻電刀是取代機械手術(shù)刀進行組織切割的電外科器械，現(xiàn)在基本上是手術(shù)室里的標(biāo)準(zhǔn)配置。其工作的基礎(chǔ)振蕩頻率在0.3～5MHz，工作模式主要有切割、凝血、切凝三種。為了使手術(shù)刀處和生物體間不連續(xù)放電，產(chǎn)生的頻譜從直流到幾十兆赫茲。高頻電刀因其射頻發(fā)射功率大大超過了電磁兼容發(fā)射限值，是極少數(shù)列于醫(yī)療設(shè)備電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)（國標(biāo)Y0505）之外的特許醫(yī)療設(shè)備，因為其高頻電磁發(fā)射干擾是不可避免的。唯一能加以改善的是在手術(shù)室里用的其他醫(yī)療設(shè)備在電磁抗干擾度上的提高，比如手術(shù)床、監(jiān)護儀等，目前均有抗電刀設(shè)計。

本案例中高頻電刀對彩超影像的影響是明顯的，但高頻電刀不是唯一的影響因素。經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)供電電網(wǎng)對彩超圖像的影響反而是主要的。在只用UPS電池供電時，圖像干擾雖然依然存在（高頻電刀所致），但血流干擾影響已經(jīng)改善很多，心臟返流清晰可見，而之前使用經(jīng)食道探頭做檢查時，心臟是否存在返流都無法分辨。

高頻電刀的電磁干擾途徑是復(fù)雜的，治理手段視具體情況也是復(fù)雜多樣，終究取決于其他敏感設(shè)備在電磁抗干擾能力上的提高[4,5]。本案例后來加裝專業(yè)彩超抗干擾儀，解決了經(jīng)電源線途徑的傳導(dǎo)發(fā)射干擾，極大改善了圖像，但未對高頻電刀的空間輻射發(fā)射干擾以及流經(jīng)人體的傳導(dǎo)發(fā)射干擾做進一步處理。建議麻醉科更換其他抗電磁干擾能力強的彩超品牌，作為最佳對策。

目前彩超國家標(biāo)準(zhǔn)未對電磁抗干擾度做硬性指標(biāo)，只對電磁干擾即對傳導(dǎo)發(fā)射值和輻射發(fā)射值分別做了規(guī)定，國際上只有歐盟標(biāo)準(zhǔn)對彩超電磁兼容做了規(guī)定。因此，有些品牌在電磁兼容方面做得好些，有些則差些，后者不宜進手術(shù)室中使用。不同品牌的彩超在使用腔內(nèi)鏡探頭時對高頻電刀的適應(yīng)性是不同的，這點需要院方采購與使用中加以注意。

5.小結(jié)

根據(jù)同行的分享，彩超圖像干擾的電磁干擾源有來自穩(wěn)壓電源、UPS、電梯、樓上裝修使用的沖擊鉆、新裝修整層的LED燈（驅(qū)動器）、電動車充電器、建筑工地的大型設(shè)備等，干擾源可以說十分豐富。彩超作為敏感的圖像診斷設(shè)備，容易受到外圍電磁環(huán)境干擾。按照現(xiàn)行電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，各廠商在說明書中都對設(shè)備安裝的電磁兼容環(huán)境做規(guī)定，以便設(shè)備能正常工作，但罕見有人注意到這一章節(jié)。彩超的電磁干擾現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，極大干擾了醫(yī)生正常的診斷治療甚至威脅手術(shù)安全。

本文介紹了4例彩超圖像干擾及其治理方案，這幾例的圖像干擾均與醫(yī)院電磁兼容環(huán)境相關(guān)。引起彩超干擾圖像的原因比較多，干擾圖像以雪花型和波紋型為主，排查干擾源時需要十分耐心，主要使用的還是排除法。首先，要排查是否彩超主機板卡的原因，發(fā)射板和接收板損壞是出現(xiàn)干擾圖像的主要原因，其次是設(shè)備接地不良，或者零地電壓差過大（超過5V）；如果有一種探頭表現(xiàn)正常，基本可以排除設(shè)備本身的原因。再次是排查彩超探頭是否損壞，主要檢查線纜損壞、屏蔽層破損、透鏡起鼓等因素，可以換上備用探頭做排查；如果備用探頭換上，現(xiàn)象依舊，基本可以排除探頭的原因。最后，則是來自外部環(huán)境的電磁干擾可能性最大，如房間內(nèi)的其他設(shè)備包括照明燈，以及通常是主要的干擾源——串進醫(yī)院內(nèi)部電網(wǎng)的高頻干擾（干擾頻段和彩超探頭主頻接近），還有斷開工作站到彩超主機之間的視頻線，通常是很好的排查手段。

由于目前國內(nèi)對醫(yī)院環(huán)境下醫(yī)療設(shè)備的電磁兼容研究、治理、規(guī)范措施、培訓(xùn)等基礎(chǔ)工作做得較少，電磁干擾現(xiàn)象還廣泛出現(xiàn)在醫(yī)院中。因此，普及電磁兼容知識，協(xié)調(diào)醫(yī)院多科室設(shè)備規(guī)劃，完善醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)配套，建立系統(tǒng)性的電磁兼容法規(guī)等以減少醫(yī)院電磁干擾，提升醫(yī)療安全，是未來應(yīng)該加強的工作。