如何保护医用电池免受 MRI 和 X 射线室中的电磁干扰

2025 年 10 月 1 日

范浩博士

技术总监，拥有20年锂电池研发设计经验，精通电池结构优化、性能提升及安全技术，在高能量密度电池、防爆电池、长寿命电池开发方面拥有丰富的实际项目经验，参与并领导了多个大型电池研发及产业化项目。

在保护时您面临着紧迫的挑战锂电池组避免核磁共振和X光室的电磁干扰。强电磁场可能引发危及生命的相互作用，尤其是在核磁共振检查过程中的监测。设备故障仍然是最令人担忧的问题，高达50%的医院问题与电池故障有关。下表重点介绍了对患者安全的影响:

事件描述	成果	建议使用
使用手机导致呼吸器故障	患者死亡	限制在关键区域使用手机
手机干扰注射泵	急性肾上腺素中毒	与医疗器械保持至少一米距离

具有高 EMC 特性的非磁性锂电池可帮助您确保在重症监护环境中的可靠性能。

关键精华

使用具有高电磁兼容性（EMC）的非磁性锂电池，确保在MRI和X射线室中可靠的性能。
采用非磁性材料实施物理屏蔽，以减少射频噪声并提高 MRI 检查期间的患者安全性。
遵循严格的监管标准，如 IEC 60601-1-2，确保医疗设备在电磁环境中安全运行。

第一部分：电磁干扰风险

1.1 MRI 和 X 射线室中的 EMI 源

在核磁共振成像 (MRI) 和 X 射线室中，您会遇到来自多个来源的电磁干扰。MRI 技术使用强大的静态磁场，通常在 0.5 到 3.0 特斯拉之间。该磁场比地球磁场强约 30,000 万倍。相比之下，X 射线室不产生磁场，而是依靠辐射。工作原理的差异意味着 MRI 室对敏感设备的电磁干扰风险要高得多。

来源	补救
扫描仪室外的射频泄漏	确保适当的屏蔽并检查是否有泄漏
扫描室内的设备	关闭并拔掉干扰设备
射频屏蔽缺陷	修理或更换损坏的屏蔽元件

您必须解决这些问题，以防止设备故障并确保患者安全。

1.2 MRI条件起搏器和电池安全

MRI 条件性起搏器面临着电磁干扰的独特挑战。制造商使用钛等非铁磁材料和先进的滤波器来降低风险。最新型号包括：

霍尔传感器在磁场中可预测的行为
增强电路保护，防止电源中断
特殊滤波器可限制频率传输并耗散能量

这些功能有助于防止设备在 MRI 扫描期间发生故障。您应始终确认起搏器符合 MRI 安全条件，例如在 1.5 特斯拉下运行以及特定的 SAR 限值。

1.3 对锂电池组的影响

医疗设备中的锂电池组仍然极易受到电磁干扰。强磁场和射频能量会干扰电池管理系统，导致设备故障。您可能会看到电池组突然关机、出现错误，甚至永久性损坏。在重症监护环境中，这可能会危及患者的生命。具有高电磁兼容性 (EMC) 的非磁性锂电池可提供最佳保护。您应该始终选择专为高 EMC 和非磁性环境设计的电池组以降低设备故障风险，确保MRI和X射线室可靠运行。

第 2 部分：保护策略和合规性

2.1 电池的物理屏蔽

在MRI检查环境中，必须优先考虑物理屏蔽作为锂电池组的核心安全协议。在电池屏蔽中使用非磁性材料在以下方面起着至关重要的作用：减少射频拾取和噪声这种方法提高了MRI图像质量，并保障了患者的安全。电浮动非磁性电池有助于减轻与MRI系统的潜在相互作用，最大限度地降低射频噪声发射的风险。

非磁屏蔽材料：
- 减少射频拾取和噪音，提高 MRI 图像质量。
- 降低电池与 MRI 系统之间潜在相互作用的风险。
- 通过最大限度地减少 MRI 检查期间的干扰来提高患者的安全性。

电池外壳和安装硬件应始终选择非磁性材料。此安全协议可确保 MRI 兼容性，并降低 MRI 检查期间发生负面相互作用的可能性。

2.2 接地和隔离

在高EMI医疗环境中，适当的接地和隔离技术是任何安全协议的基础。您需要实施优化的接地策略，以防止不必要的干扰并确保MRI兼容性。下表概述了推荐的接地技术及其应用场景：

技术	描述	应用环境
导电屏蔽	由铜、铝或钢等导电材料制成，形成法拉第笼来阻挡电磁干扰。	医疗环境中的高水平屏蔽效能
吸收盾	由吸收 EMI 并将其转化为热能的材料制成。	对于常规 PCB 应用而言具有成本效益
反光盾牌	由高导电性材料制成，可将 EMI 反射出敏感电子设备。	在低频和中频有效
单点接地	所有电路连接到一个公共接地点，适用于低频电路。	防止共模阻抗耦合
多点接地	每个电路单独接地到最近的接地平面，适合高频电路。	降低接地阻抗以实现有效的信号返回
混合接地	结合单点和多点技术，实现最佳接地。	确保不同频率的有效接地
浮动地面	电路与地之间无耦合环路，用于防止地环路。	隔离电源系统以避免干扰

您应该选择最适合您设备频率范围和安装环境的接地方法。该协议可帮助您避免潜在的相互作用，并确保安全协议符合 MRI 检查要求。

2.3 EMI滤波解决方案

您必须集成先进的EMI滤波解决方案，作为MRI检查和X射线环境中锂电池组的关键安全协议。EMI/RFI滤波器对于满足电磁兼容性标准和确保MRI兼容性至关重要。

EMI/RFI 滤波器：
- 工作频率范围为 150 KHz 至 30 MHz，适合医疗行业需求。
- 在 9 kHz 至 10 GHz 范围内提供高达 100 dB 的衰减，支持符合医疗标准。
- 提供最小或零漏电流，这对于患者安全和设备寿命至关重要。

医疗设备EMI滤波器与其他电子设备中使用的滤波器不同。您必须考虑尺寸限制、低功耗和严格的监管标准。专用滤波器设计，例如滤波馈通阵列或微型电容器，可以满足这些需求。单片EMI滤波器已变得普遍，可在紧凑设计中提供卓越的噪声抑制。这一趋势反映了现代医疗设备对MRI兼容性和有效交互管理日益增长的需求。

提示： 务必验证您的 EMI 滤波解决方案是否符合 MRI 检查的最新安全协议和兼容性要求。此步骤可降低潜在相互作用的风险，并持续保障患者安全。

2.4 监管标准和 EMC

您必须遵守严格的监管标准，以确保 MRI 检查和 X 射线室中锂电池组的安全协议。IEC 60601-1-2 标准规定了以下设备的电磁兼容性：医用电池下表总结了关键方面：

方面	描述
电磁抗扰度	医疗设备必须在存在电磁干扰（例如来自手机的干扰）的情况下正常运行。
电磁辐射	医疗设备不得发出可能影响其他设备或系统的电磁干扰。
要求规范	该标准概述了制造商应如何测试、记录和标记设备的 EMC 合规性。
EMC的定义	医疗设备在其电磁环境中正常运行而不造成干扰的能力。
风险管理	需要不断更新风险管理文件以应对电磁干扰带来的风险。

FDA 还要求进行严格的测试，以确保锂电池供电的医疗设备请勿干扰其他设备。您必须保护设备免受来自手机和医院监视器等外部电磁干扰。不满足这些要求将导致您的设备无法在美国销售。

您应该遵循设计、安装和持续维护的最佳实践：

进行彻底的术前评估，以了解计划的 MRI 检查.
识别医疗设备并记录其电池状态和设置。
评估患者对设备的依赖性并评估手术过程中心律失常的风险。
估计潜在相互作用的可能性并制定相应的计划，包括可能的磁铁应用或设备重新编程。
对设备进行术后跟踪，检查是否有任何功能障碍或相互作用的迹象。

注意： 先进的EMI防护策略可能会因高等级材料、合规性测试和环境法规而增加成本。然而，这些投资对于维护强大的安全协议和确保MRI兼容性至关重要。

医院通过关注测量精度、噪声抑制和电池平衡来衡量EMI防护策略的有效性。高测量精度可确保在嘈杂环境中的可靠性能，这对于MRI检查和患者安全至关重要。

通过遵循这些安全措施和协议，您可以最大限度地降低潜在相互作用的风险，确保 MRI 兼容性，并在每次 MRI 检查期间保护患者的安全。

您可以使用非磁性材料并符合 EMC 标准来保护 MRI 和 X 射线室中的锂电池组。下表列出了适用于 MRI 条件性起搏器、心脏植入式电子设备和 ICD 的最新安全选项。您应该与制造商合作并监控新技术，以提高起搏器的安全性。

材料类型	MRI安全状况	笔记
锂离子电池	MRI 有条件	装在铝或聚合物外壳中。
锂聚合物	MRI 安全	建筑中使用非磁性材料。
铝	MRI 安全	不会干扰 MRI 磁铁。