CT 在电磁兼容测试中辐射发射和传导发射试验的工作模式讨论

赵佳洋 丁海波 马跃 辽宁省医疗器械检验所 （沈阳 110179）

1.对标准的讨论

《GB4824-2004 工业、科学和医疗(ISM)射频设备 电磁骚扰特性 限值和测量方法》标准为医用电气设备的辐射发射和传导发射试验规定了原则性的试验布置要求。在该标准的6.4 受试设备的布置中规定“应在符合各种典型应用情况下测量受试设备，通过改变受试设备的试验布置来获得骚扰电平最大值”。该条款为辐射发射测试和传导发射测试提供了原则性的依据，首先对于医用电气设备的辐射发射和传导发射测试来说最重要的要模拟实际情况；其次，该条款明确规定“通过改变受试设备的试验布置来获得骚扰电平最大值”；之后该标准才对受试设备的试验布置进行了推荐性的描述，所以我们在进行CT 类设备的辐射测试的时候应首先需要正确理解标准这一条的含义。

2.试验室布置的CT 辐射发射和传导发射的工作模式

2.1 CT 的工作模式讨论

CT 的工作模式应考虑三个方面的因素，首先CT 应工作在正常工作状态下，其次CT 的工作模式应尽量覆盖其所有功能，最后CT 的工作模式应考虑其能产生最大发射的状态。

基于以上三点考虑，在风险分析文档支持的前提下，推荐以下三种工作模式：(1)待机模式；(2)正常扫描模式；(3)患者支撑装置运动模式。

待机模式意味着所有部件均状态良好，可以进行正常曝光或者机械运动。对于待机模式，我们主要考虑到其在CT 的整个工作流程中占据的较多时间，这意味着，CT 会在此模式下长时间稳定地对外产生干扰。在此状态下，干扰产生的时间较长而相对的强度较低，首先进行此工作模式的测试一方面是从风险分析角度考虑，因为该风险发生的概率是最高的。另一方面该工作模式比较容易测量到干扰，且幅值较低。如果待机模式无法通过测试，那么后续的两种模式基本上也无法通过，从节省测试时间的角度，优先推荐待机模式进行测量。

正常扫描模式意味着进行正常的X 射线的曝光扫描，该模式包含了高压发生器产生高压、X射线管组件曝光、探测器进行接收X 射线信号、CT 的支架进行旋转、患者支撑装置进行轴向（但不仅是）的运动、CT 与图像处理系统之间进行大规模的信号交互等一系列的工作状态的组合。对于正常扫描模式，我们主要考虑该模式是CT 实现其预期用途必需的典型性模式，虽然其产生的电磁能量时间较短，在理论上却是其发射能量最高的状态，所以推荐正常扫描模式进行测量。

表1. 八种脉冲频谱的比较

患者支撑装置运动模式模拟的是在进行X 射线曝光扫描之前，医生需要对患者进行适当定位的情况，该模式事实上是患者支撑装置的运动和CT 支架待机的组合。推荐为患者支撑装置的运动专门进行编程，并明确程序的版本号，这样可以方便进行无人控制的机械运动，并且可以提高测试的复现性。

2.2 CT 的推荐工作状态讨论

待机模式并没有工作状态讨论的必要，我们主要是对正常扫描模式以及患者支撑装置运动模式的工作状态进行讨论。

正常扫描模式：在确定CT 的工作状态的时候，需要明确的是最大输出功率的工作状态有可能不是最大的发射的状态，最大发射状态的获得需要综合考虑EUT 的发射频率、发射波形和输出功率，下表罗列了几种波形在频域上的比较，这表明波形的不同会导致在进行傅里叶变换后其频率也会有着显著的不同。

我们需要考虑高压发生装置的逆变频率；最大功率的获得方式是通过调频还是调幅；逆变装置的波形是矩形波还是其他的波形；驱动CT 支架的电动机的控制模式。如果高压发生装置的控制是通过逆变装置的调幅的方式来进行的，那么我们需要考虑让其工作在最大功率的状态下，因为逆变装置的频率是不变的，幅值的变化导致功率发生变化，所以最大功率状态意味着高压发生装置发射的最大状态。而对于通过调频来控制高压发生装置功率的设备来说，我们可以优先考虑让其工作在最大功率的80%左右，这是因为，该类型的高压发生装置的功率随逆变频率占空比而变化，但是在最大输出功率时，其占空比非常大，反而导致其发射在频域上降低，为了兼顾发射的幅值和频谱的范围，我们推荐在最大功率的80%左右进行测试。而扫描时间我们推荐与支架旋转时间保持一致，这样可以兼顾高压发生装置的发射与支架驱动装置的发射。在扫描模式方面我们优先推荐Axial 模式，因为这个模式几乎所有的CT 都具备，并且，其高压发生装置及相应的运动驱动装置可以实现频繁的启——停的工作状态，在此基础上，如果具备Helical 模式的CT，也推荐使用该模式进行测试。根据我们对市面上主流CT 的摸底性测试，现列出部分推荐性的工作状态以供参考（表1）。

表1.

其中，对于数据链的要求为：图像数据从Gantry 传输到控制台并在控制台进行图像重建。

患者支撑装置运动模式：该模式需要重点考虑的是，尽量模拟正常工作状态时的典型运动状态，即沿着CT 孔径方向的左右摆动、沿着支撑装置垂直方向的移动。该状态有以下特点：（1）这些运动状态不会同时出现，只能完成一个状态，然后进行下一个状态；（2）沿着CT 孔径方向的前后移动已经包含在正常扫描模式中，不需要在患者支撑装置运动模式下测试。

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