彩超图像干扰问题与电磁兼容

郑沁春 陈其 吴晓东 黄泽波 林强＊

1 福建省立医院 （福建 福州 350001）

2 福建省立金山医院 （福建 福州 350028）

内容提要：彩色多普勒超声检查（简称，彩超）作为一种高灵敏度的影像诊断设备，在临床应用中非常容易受电磁干扰而出现图像伪影，极大影响了临床诊断。文章用4个彩超图像干扰案例，介绍了彩超图像干扰源的排查分析、处理并讨论其与电磁兼容的关系。

作为一种无痛、无创、方便、直观的检查手段，超声影像诊断越来越得到临床的广泛应用。彩色多普勒超声检查（简称，彩超）是一种高灵敏度的设备，在使用过程中如果出现不明原因引起的干扰图像（伪影），会影响临床诊断的准确性。在实际排查的过程中，发现引起彩超干扰图像的原因众多，需要耐心应用排除法，从简单到复杂，最后找到干扰源，消除干扰。以下通过4个案例，介绍彩超图像干扰的排查分析与处理方式。

1.案例一

1.1 故障现象

ALOKA 3500搬迁到新场所后报告图像干扰（图1、图2），器官脏器介质区分、血流采集都无法正常显示。连续多普勒（CW）功能运行时图像中间区域成柱状干扰，脏器采集在图像中间时CW功能起不到检查作用；血流模式成跑马灯扫屏式纹波状干扰；二维图像有杂波干扰，血流图像受干扰影响。

1.2 故障分析与处理

首先，用备用探头替换在用探头，现象依旧，排除探头故障原因；其次依次关断科室内其他设备，现象依旧，排除其他设备的电磁干扰；因为设备换过场所，把设备推回到原先场所，干扰现象消失，排除设备本身原因；最后判断干扰源可能来自供电网络。使用UPS纯电池给彩超主机供电，现象依旧。最后把工作站和彩超相连的视频线（ALOKA 3500视频线为AV线）断开，干扰现象消失。恢复电网给彩超主机供电，干扰现象又出现。从以上判断，干扰源来自新场所供电网络的电磁干扰，通过电源线的传导发射，分别直接影响了彩超主机和工作站（经视频信号线反向干扰主机）。

图1.ALOKA 3500 干扰图1

图2.ALOKA 3500 干扰图2

在线式UPS可能因为厂家竞争的缘故，在电磁兼容方面，节省了许多设计和结构，从而现在本身经常成为一个电磁干扰源，通常不建议作为彩超的干净电源使用[1]。传统的建议是为彩超设备配备交流净化电源（实际上就是一个非常重的超级大变压器），分别为彩超主机和工作站供电[2]。按上述方式安装交流净化电源之后，图像干扰现象依然存在。最后发现工作站和主机之间除了视频线，还有6类网络双绞线，而网线作为天线也能吸收房间内供电网络（作为发射天线）通过空间辐射发射的电磁干扰波，而后经传导发射，反向干扰了彩超主机，需要断开网线图像干扰才能消失[3]。因此，只解决工作站供电干扰还不能彻底解决干扰现象。后配置了专业彩超抗干扰仪，分别安装在彩超主机供电侧（分频段多级滤波+干净电源）及主机和工作站之间（光电隔离+视频编解码器），切断了供电网络带来的传导发射骚扰，彩超图像恢复正常。

2.案例二

2.1 故障现象

飞利浦HD9反馈有图像干扰现象，具体是腔内探头和腹部探头的二维图像和血流采集受干扰波动图像显示异常（图3、图4），而浅表探头图像运行正常。

2.2 故障分析与处理

浅表探头显示正常，可排除彩超设备板卡的故障；然后用备用探头对腔内探头和腹部探头进行检查，现象如故，排除探头因素；逐一关断室内其他设备，现象依旧；直到拔下彩超与工作站主机之间的视频信号AV线，发现干扰现象减弱，血流干扰基本消除，但二维图像干扰还是比较严重，说明干扰源有一部分来自工作站；继续对外部坏境进行详细排查，发现关掉科室的日光灯，干扰现象完全消失，而再开启日光灯干扰现象重现。基本可以判断干扰源来自日关灯和工作站。日关灯的干扰主要来自电磁兼容不合格的镇流器，而工作站的干扰源，可能来自电网，也可能是工作站本身内部的电源模块，因检测设备不足，未予以进一步追查。更换科室日光灯，在彩超主机和工作站视频信号传输线之间加装光电隔离（也可以更换工作站，但如果现象依旧则干扰源来自电网），图像干扰消失。

图3.飞利浦HD9干扰图1

图4.飞利浦HD9干扰图2

3.案例三

3.1 故障现象

日立交响70出现波纹状图像干扰（图5）。

3.2 故障分析与处理

该设备隔壁是CT室，而彩超出现图像干扰是彩超被科室人员移至靠近CT室墙壁一边后发生的。将彩超挪到房间对面，远离CT室，干扰现象大大减弱，勉强可使用。干扰源明显来自CT室，尽管CT室按标准建设成屏蔽室，因年久维护不足，部分电磁泄露难免，造成彩超图像干扰。彻底解决的方案有两个，一是重新处理翻修CT室屏蔽层；二是将该门诊室和其他未使用敏感影像设备的科室调换房间。后者简洁方便，可作为临时措施。前者彻底消除隐患及对医生身体的长期辐射伤害，但工程量大，需要统筹工期。

4.案例四

4.1 故障现象

麻醉科在手术时使用高频电刀，同时用日立交响60的食道探头作为同步监控，但是时发现血流图像干扰严重（图6）。

图5.日立交响70干扰图

图6.日立交响60干扰图

4.2 故障分析与处理

高频电刀是取代机械手术刀进行组织切割的电外科器械，现在基本上是手术室里的标准配置。其工作的基础振荡频率在0.3～5MHz，工作模式主要有切割、凝血、切凝三种。为了使手术刀处和生物体间不连续放电，产生的频谱从直流到几十兆赫兹。高频电刀因其射频发射功率大大超过了电磁兼容发射限值，是极少数列于医疗设备电磁兼容标准（国标Y0505）之外的特许医疗设备，因为其高频电磁发射干扰是不可避免的。唯一能加以改善的是在手术室里用的其他医疗设备在电磁抗干扰度上的提高，比如手术床、监护仪等，目前均有抗电刀设计。

本案例中高频电刀对彩超影像的影响是明显的，但高频电刀不是唯一的影响因素。经过排查，发现供电电网对彩超图像的影响反而是主要的。在只用UPS电池供电时，图像干扰虽然依然存在（高频电刀所致），但血流干扰影响已经改善很多，心脏返流清晰可见，而之前使用经食道探头做检查时，心脏是否存在返流都无法分辨。

高频电刀的电磁干扰途径是复杂的，治理手段视具体情况也是复杂多样，终究取决于其他敏感设备在电磁抗干扰能力上的提高[4,5]。本案例后来加装专业彩超抗干扰仪，解决了经电源线途径的传导发射干扰，极大改善了图像，但未对高频电刀的空间辐射发射干扰以及流经人体的传导发射干扰做进一步处理。建议麻醉科更换其他抗电磁干扰能力强的彩超品牌，作为最佳对策。

目前彩超国家标准未对电磁抗干扰度做硬性指标，只对电磁干扰即对传导发射值和辐射发射值分别做了规定，国际上只有欧盟标准对彩超电磁兼容做了规定。因此，有些品牌在电磁兼容方面做得好些，有些则差些，后者不宜进手术室中使用。不同品牌的彩超在使用腔内镜探头时对高频电刀的适应性是不同的，这点需要院方采购与使用中加以注意。

5.小结

根据同行的分享，彩超图像干扰的电磁干扰源有来自稳压电源、UPS、电梯、楼上装修使用的冲击钻、新装修整层的LED灯（驱动器）、电动车充电器、建筑工地的大型设备等，干扰源可以说十分丰富。彩超作为敏感的图像诊断设备，容易受到外围电磁环境干扰。按照现行电磁兼容标准，各厂商在说明书中都对设备安装的电磁兼容环境做规定，以便设备能正常工作，但罕见有人注意到这一章节。彩超的电磁干扰现象频频出现，极大干扰了医生正常的诊断治疗甚至威胁手术安全。

本文介绍了4例彩超图像干扰及其治理方案，这几例的图像干扰均与医院电磁兼容环境相关。引起彩超干扰图像的原因比较多，干扰图像以雪花型和波纹型为主，排查干扰源时需要十分耐心，主要使用的还是排除法。首先，要排查是否彩超主机板卡的原因，发射板和接收板损坏是出现干扰图像的主要原因，其次是设备接地不良，或者零地电压差过大（超过5V）；如果有一种探头表现正常，基本可以排除设备本身的原因。再次是排查彩超探头是否损坏，主要检查线缆损坏、屏蔽层破损、透镜起鼓等因素，可以换上备用探头做排查；如果备用探头换上，现象依旧，基本可以排除探头的原因。最后，则是来自外部环境的电磁干扰可能性最大，如房间内的其他设备包括照明灯，以及通常是主要的干扰源——串进医院内部电网的高频干扰（干扰频段和彩超探头主频接近），还有断开工作站到彩超主机之间的视频线，通常是很好的排查手段。

由于目前国内对医院环境下医疗设备的电磁兼容研究、治理、规范措施、培训等基础工作做得较少，电磁干扰现象还广泛出现在医院中。因此，普及电磁兼容知识，协调医院多科室设备规划，完善医疗设备产业配套，建立系统性的电磁兼容法规等以减少医院电磁干扰，提升医疗安全，是未来应该加强的工作。