浅谈谐波对医院相关部门医疗设备的影响及治理

　　摘要：文章从医院医疗设备对供电电源谐波质量的要求出发，分析了谐波对医院相关部门医疗仪器设备的影响，提出了谐波治理的方法，结合方法概述了四川大学华西医院谐波治理的情况。

　　关键词：谐波；医疗设备；谐波治理

　　大型现代化综合医院为提高医疗技术水平，不断引入如MRI、CT、DSA、DR、加速器以及高频电刀、呼吸机、心电图机、心电监护仪、脑电图机、超声诊断仪等先进的医疗仪器设备，但其高档的计算机部件和大量的高灵敏度微电子元器件，对供电电源的谐波质量提出高要求。

　　一、谐波对医院医疗设备的影响

　　由于受到高次谐波的影响，医院的医疗设备操作人员在工作中经常遇到设备故障，轻则发生数据差错、图像模糊、信息丢失等问题，重则硬件（电路板元器件）突然损坏，造成医疗设备无法继续正常工作，特别是检测人体生物电信号的仪器设备，如心电图机、心电监护仪、脑电图机、超声诊断仪等直接接触人体的仪器设备，由于信号非常微弱，如果一旦受到干扰，将导致如波形、图形、图像上叠而造成误诊，同时还可能会引起微电击，严重时还会对患者造成生命威胁。大型的医疗仪器设备如MRI、CT、DSA、DR、加速器也会由于谐波的影响而使设备电路板烧毁，影响正常检查工作，增加患者等待检查的时间。因此在使用这些先进的医疗仪器设备时，应采取谐波保护措施，确保医疗仪器设备的安全。

　　电网谐波（分量）的定义是“对周期性交流量进行傅里叶级数分解，得到的频率为基波频率整数倍的分量”。理想的供电应是单一恒定频率与规定幅值的稳定电压，但是随着各种新型、高效、多功能用电设备的不断更新换代，这些非线性的电气设备致使电网的电压、电流波形在实际应用上变成不同程度畸变的非正弦波，而这个非正弦波则含有直接对人体及医疗仪器设备产生危害的高次谐波。

　　对带有计算机系统的医疗仪器设备，当尖峰干扰的幅度达到2V～50V，时间持续数微秒时，则可能会引起计算机逻辑错误、信息丢失。同时，谐波的干扰会造成显像管和X线影像增强管显示图像变形失真、加速器射线偏移、计算机磁盘记录数据损坏、呼吸机工作失灵、心脏起搏器工作失效等不良后果。由于大型现代化的综合医院中配有很多现代精密的医疗仪器设备，谐波污染的情况可以说是无处不在。

　　二、谐波污染的具体表现

　　（一）手术室

　　谐波污染会造成手术室中高频电刀无法正常使用，并影响心电图机输出数据的真实性。

　　（二）重症监护室

　　ICU在给患者提供支持治疗时，一般患者附近会同时安放和使用多种医疗设备，如：心电监护仪、多功能呼吸机、心电图机、起搏器等。一旦遭受谐波污染，将造成医务人员的误诊，威胁患者的生命安全。

　　（三）放射科

　　放射科的大型医疗设备MRI、CT、DSA、DR若遭受高次谐波干扰或电压闪变，其内嵌的电子元件可能会受到冲击电流的影响，造成电路板烧毁，影响患者正常的检查工作。

　　（四）核医学科

　　核医学科的大型医疗设备SPECT回旋加速器如果受到高次谐波干扰或电压闪变，其电子元件可能会受到冲击电流的影响，造成电路板烧毁。

　　(五)超声诊断科

　　超声诊断科的超声诊断仪若受到高次谐波干扰或电压闪变，会造成检测结果例如波形、图形、图像上叠，引起误诊。

　　（六）信息网络部门

　　医疗的特性决定了医院信息网络系统必须24小时全天候无间隙稳定运转。高次谐波污染将使智能化系统设备产生误码、错码；运行时经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动，甚至造成整个网络瘫痪，导致门诊挂号、财务收费等系统混乱，严重影响医疗工作的正常开展。

　　三、谐波治理的方法

　　谐波治理常用的方法有两种：无源滤波装置和有源滤波装置。两者均可与无功功率因素补偿柜结合使用，也可以相互之间配合使用。

　　无源滤波装置的主要结构是电容器与电抗器串联，组成LC串联回路，并联于供电系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的高次谐波频率上，例如5次、7次、11次谐振点上，达到滤除这3类谐波的目的。无源滤波装置的优点是成本低，缺点是滤波效果相对较差。

　　有源滤波装置是在无源滤波装置的基础上发展起来的，其优点是滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果为百分之百，缺点是价格相对较高。有源滤波装置主要是由电力电子元器件组成电路，使之产生一种与供电系统的谐波同频率、同幅度、相位相反的谐波电流，与供电系统中的谐波电流相抵消。由于受到电力电子元器件耐压和额定电流发展的限制，使有源滤波装置的成本极高，其制作工艺也比无源滤波装置复杂，所以造价相对较高。

　　四、谐波治理的实践

　　对设备安装滤波装置，需要对医疗仪器设备和供电系统进行停电改造，故我院暂未对已投用的医疗仪器设备进行谐波治理，而是首先考虑在新建的医技楼项目上采取谐波治理措施。我院医技楼项目包括3台CT、2台MRI、5台DSA和7台直线加速器，工程用电指标是设备总容量2418KW。为了解决医技楼供电问题，新建一个10KV配电室，配置两台1000KVA的变压器，再通过两台变压器的低压380V供电系统向各大型医疗仪器设备供电。

　　由于这些大型医疗设备容易产生谐波源，为了保障医技楼医疗仪器设备的正常安全可靠使用，且不延误患者的检查和就诊，确保患者的人身安全，经论证，我院决定选用有源滤波装置进行谐波治理，在10KV配电室两台变压器的380V低压母线上各安装一台200A的有源滤波柜。

　　采取加装有源滤波装置的措施，我院医技楼的谐波将得到有效的治理，医技楼的供电质量也将有所提高，大型医疗仪器设备（CT、MRI、DSA和直线加速器）的运行将更加稳定。

　　五、结束语

　　谐波的干扰对于大型医疗仪器设备造成的影响和破坏已有许多实例报道，大量的事实已经证明，谐波污染正是造成大多数医疗仪器设备损坏及运行发生故障的主要原因，为了保证医疗仪器设备的正常运行，不致延误患者的检查并确保患者的人身安全，有必要进行谐波治理。

　　参考文献

　　［1］王燕鸣.民用建筑的谐波治理设计［J］.低压电器，2008（13）

　　［2］赵唯萍.谐波治理节能装置在医院配电系统中的应用［J］.中国医院建筑与装备，2010（12）

　　文｜刘建 吴川 包满