本文要點

手機、掃描儀、安檢設備、射頻識別 (RFID) 設備和微波等電子系統都可能成為醫療器件的電磁干擾來源。

暴露在容易產生電磁干擾的環境下也會對植入式醫療器械構成潛在威脅。

經皮神經電刺激療法 (TENS)、磁共振成像 (MRI)、牙科設備、除顫器和神經刺激等醫療程序都會產生電磁干擾。

手機可能會干擾心臟起搏器和植入式神經刺激器等植入式醫療器械

現代醫療機構使用各種電子設備為患者提供臨床支持。但是，這些醫療器械也可能帶來危害，其中最主要是會產生電磁干擾。醫療器械中的電磁干擾可能導致火災事故或致使設備在危急情況下無法運行。

除了醫療器械產生的電磁干擾，醫療設備還可能受到外部電磁信號的影響。使用手機或便攜式電子設備等外部設備可能會干擾或損壞神經刺激器植入物、心臟起搏器或植入式心律轉復除顫器等醫療電子器械。為避免這種情況發生，國際電工委員會（IEC）、國際無線電干擾特別委員會（CISPR）和電氣電子工程師學會（IEEE）等監管機構制定了相關規定，旨在減少醫療器械中的電磁干擾影響。

哪些類型的電磁干擾會影響到醫療器械？

電場和磁場相互作用會形成電磁場。當電子設備附近有一個或多個來源的電磁場或能量干擾了設備的正常運行時，就視為產生了電磁干擾。電子系統的某個部分產生的電磁能量，會干擾同一系統中其他部分或子系統的正常運行，這種現象也被視為電磁干擾。

電磁干擾 (Electromagnetic Interference，即 EMI) 可分為：

傳導 EMI：耦合到電氣或電子設備、電源電纜或相關電路中的電磁能量稱為傳導輻射。傳導輻射可進一步分為共模干擾和差模干擾。

輻射 EMI：電子設備發射電磁信號，干擾附近設備的運行。此類頻率范圍在 30 MHz 至 1 GHz 之間的輻射稱為輻射電磁干擾（輻射 EMI）。

醫療電子器械同時受到傳導 EMI 和輻射 EMI 的影響。下面讓我們將介紹 EMI 的來源。

醫療器械中的電磁干擾源有哪些？

影響醫療器械的電磁干擾有自然和人為兩種來源。雷暴、閃電、太陽耀斑或宇宙噪聲對醫療器械的影響屬于自然電磁干擾事件。無線技術的廣泛應用、現代通信服務、新的傳輸方法、電磁頻譜的高密度占用、醫療電子器械越來越先進以及醫療器械在醫院環境以外的環境使用更加頻繁，這些都是造成電磁干擾的一些人為原因。

在分析影響醫療器械的電磁干擾源時，附近設備產生的電磁場是需要考慮的關鍵因素。這些 EMI 源可能是磁性的、電氣的或非電氣的。手機、掃描儀、安檢設備、射頻識別 (RFID) 設備和微波等電子系統都可能對醫療電子器械造成嚴重影響。

就植入式醫療電子器械而言，患者所處環境和使用區域是不可預測的，因此這些器械很容易受到電磁干擾的影響。暴露在容易產生電磁干擾的環境中，如存在電弧焊、無線電塔、電源、電動馬達和內燃機馬達的環境等，也會對植入式醫療器械構成潛在威脅。

某些醫療程序，如經皮電神經刺激 (TENS)、磁共振成像 (MRI)、牙科設備、除顫器和神經刺激，會誘發電磁干擾并導致附近的醫療設備功能失調。

電磁干擾對醫療器械的影響

醫療器械中的電磁干擾可能會導致患者受傷，在最嚴重的情況下，甚至會導致死亡。環境或系統中的電磁干擾可能會導致有源醫療器械停止運行，對患者造成嚴重傷害。無線技術的發展與一系列先進醫療器械的出現，使得醫療電子設備更容易受到電磁干擾的影響。

日常案例

使用手機可能會很危險——在某些情況下，手機會干擾輸液泵的運行，導致患者用藥過量。事實上，無線設備和無線電發射器的廣泛使用會對大多數重癥監護醫療器械造成干擾。

電磁干擾還曾導致輪椅意外移動、患者監護儀讀數錯誤以及植入式設備暫時失靈。植入式心臟起搏器、人工耳蝸、腦脊液 (CSF) 分流裝置、神經刺激器和視覺假體等非固定醫療器械，很容易受到安全金屬探測器、機場掃描儀和防盜系統等設備產生的電磁干擾的影響。未知或意外來源的電磁干擾會導致植入式器械記錄到不存在的器官異常行為。這種錯誤會不必要地激活植入式刺激器，并可能給患者帶來痛苦。

顯然，醫療器械中的電磁干擾可能會造成極大的危害。幸運的是，監管機構發布了一些標準，如 IEC 60601-1-2 和 CISPR 11 Class A，旨在規范醫療器械和系統在電磁環境下的安全和性能。這些標準是為了提高醫療器械的電磁合規性而制定的。在這方面，Cadence 軟件提供了信號完整性/電源完整性工具，有助于盡可能提高電磁合規性。

電磁分析：該使用哪種電磁求解器

進行 EM 分析的主要原因有兩個：一是了解設計中的信號是否符合性能規格，二是了解設計在電路/系統中是否存在意外的EM 耦合。

此外，可能還需要在不同的情況下進行 EM 分析。第一種情況是正在進行設計（芯片、封裝、電路板、系統），并且希望了解當前設計的電性性能，此時需要實現高性能和集成；第二種情況是在簽核過程中，需要確定最終的設計結果是否和預想的一樣好，此時相比于性能，則更關心精準度。