如何保護醫用電池免受 MRI 和 X 光室中的電磁幹擾

2025 年 10 月 1 日

範浩博士

技術總監，擁有20年鋰電池研發設計經驗，精通電池結構優化、性能提升及安全技術，在高能量密度電池、防爆電池、長壽命電池開發方面擁有豐富的實際項目經驗，參與並領導了多個大型電池研發及產業化項目。

在保護時您面臨緊迫的挑戰鋰電池組避免核磁共振和X光室的電磁幹擾。強電磁場可能引發危及生命的相互作用，尤其是在核磁共振檢查過程中的監測。設備故障仍然是最令人擔憂的問題，高達50%的醫院問題與電池故障有關。下表重點介紹了對病人安全的影響:

事件描述	結果	建議使用
使用手機導致呼吸器故障	患者死亡	限制在關鍵區域使用手機
手機幹擾注射幫浦	急性腎上腺素中毒	與醫療器材保持至少一公尺距離

具有高 EMC 特性的非磁性鋰電池可協助您確保在重症監護環境中的可靠性能。

關鍵要點

使用具有高電磁相容性（EMC）的非磁性鋰電池，確保在MRI和X射線室中可靠的性能。
採用非磁性材料實施物理屏蔽，以減少射頻噪音並提高 MRI 檢查期間的患者安全性。
遵循嚴格的監管標準，如 IEC 60601-1-2，確保醫療設備在電磁環境中安全運作。

第一部分：電磁幹擾風險

1.1 MRI 和 X 射線室中的 EMI 源

在核磁共振成像 (MRI) 和 X 射線室中，您會遇到來自多個來源的電磁幹擾。 MRI 技術使用強大的靜態磁場，通常在 0.5 到 3.0 特斯拉之間。該磁場比地球磁場強約 30,000 萬倍。相較之下，X 射線室不產生磁場，而是依靠輻射。工作原理的差異意味著 MRI 室對敏感設備的電磁幹擾風險要高得多。

來源	補救
掃描器室外的射頻洩漏	確保適當的屏蔽並檢查是否有洩漏
掃描室內的設備	關閉並拔掉幹擾設備
射頻屏蔽缺陷	修理或更換損壞的屏蔽元件

您必須解決這些問題，以防止設備故障並確保患者安全。

1.2 MRI條件心律調節器和電池安全

MRI 條件性起搏器面臨電磁幹擾的獨特挑戰。製造商使用鈦等非鐵磁材料和先進的濾波器來降低風險。最新型號包括：

霍爾感測器在磁場中可預測的行為
增強電路保護，防止電源中斷
特殊濾波器可限制頻率傳輸並耗散能量

這些功能有助於防止設備在 MRI 掃描期間發生故障。您應始終確認起搏器符合 MRI 安全條件，例如在 1.5 特斯拉下運行以及特定的 SAR 限值。

1.3 對鋰電池組的影響

醫療設備中的鋰電池組仍極易受到電磁幹擾。強磁場和射頻能量會幹擾電池管理系統，導致設備故障。您可能會看到電池組突然關機、出現錯誤，甚至永久損壞。在重症監護環境中，這可能會危及患者的生命。具有高電磁相容性 (EMC) 的非磁性鋰電池可提供最佳保護。您應該始終選擇專為高 EMC 和非磁性環境設計的電池組以降低設備故障風險，確保MRI和X射線室可靠運作。

第 2 部分：保護策略和合規性

2.1 電池的物理屏蔽

在MRI檢查環境中，必須優先考慮實體屏蔽作為鋰電池組的核心安全協定。在電池屏蔽中使用非磁性材料在以下方面起著至關重要的作用：減少射頻拾取和噪音這種方法提升了MRI影像質量，並保障了病患的安全。電浮動非磁性電池有助於減輕與MRI系統的潛在相互作用，最大限度地降低射頻雜訊發射的風險。

非磁屏蔽材料：
- 減少射頻拾取和噪音，提高 MRI 影像品質。
- 降低電池與 MRI 系統之間潛在相互作用的風險。
- 透過最大限度地減少 MRI 檢查期間的干擾來提高患者的安全性。

電池外殼和安裝硬體應始終選擇非磁性材料。此安全協議可確保 MRI 相容性，並降低 MRI 檢查期間發生負面交互作用的可能性。

2.2 接地和隔離

在高EMI醫療環境中，適當的接地和隔離技術是任何安全協議的基礎。您需要實施最佳化的接地策略，以防止不必要的干擾並確保MRI相容性。下表概述了建議的接地技術及其應用場景：

技術	產品說明	應用環境
導電屏蔽	由銅、鋁或鋼等導電材料製成，形成法拉第籠阻擋電磁幹擾。	醫療環境中的高水準屏蔽效能
吸收盾	由吸收 EMI 並將其轉化為熱能的材料製成。	對於常規 PCB 應用而言具有成本效益
反光盾牌	由高導電性材料製成，可將 EMI 反射出敏感電子設備。	在低頻和中頻有效
單點接地	所有電路連接到一個公共接地點，適用於低頻電路。	防止共模阻抗耦合
多點接地	每個電路單獨接地到最近的接地平面，適合高頻電路。	降低接地阻抗以實現有效的訊號返回
混合接地	結合單點和多點技術，實現最佳接地。	確保不同頻率的有效接地
浮動地面	電路與接地之間無耦合環路，用於防止地環路。	隔離電源系統以避免干擾

您應該選擇最適合您設備頻率範圍和安裝環境的接地方法。該協議可幫助您避免潛在的相互作用，並確保安全協議符合 MRI 檢查要求。

2.3 EMI濾波解決方案

您必須整合先進的EMI濾波解決方案，作為MRI檢查和X射線環境中鋰電池組的關鍵安全協定。 EMI/RFI濾波器對於滿足電磁相容性標準和確保MRI相容性至關重要。

EMI/RFI 濾波器：
- 工作頻率範圍為 150 KHz 至 30 MHz，適合醫療產業需求。
- 在 9 kHz 至 10 GHz 範圍內提供高達 100 dB 的衰減，支援符合醫療標準。
- 提供最小或零漏電流，這對於患者安全和設備壽命至關重要。

醫療設備EMI濾波器與其他電子設備中使用的濾波器不同。您必須考慮尺寸限制、低功耗和嚴格的監管標準。專用濾波器設計，例如濾波饋通陣列或微型電容器，可以滿足這些需求。單晶片EMI濾波器已變得普遍，可在緊湊設計中提供卓越的噪音抑制。這一趨勢反映了現代醫療設備對MRI相容性和有效互動管理日益增長的需求。

小提示: 請務必驗證您的 EMI 濾波解決方案是否符合 MRI 檢查的最新安全協議和相容性要求。此步驟可降低潛在交互作用的風險，並持續保障病患安全。

2.4 監管標準和 EMC

您必須遵守嚴格的監管標準，以確保 MRI 檢查和 X 射線室中鋰電池組的安全協議。 IEC 60601-1-2 標準規定了以下設備的電磁相容性：醫療電池下表總結了關鍵面向：

方面	產品說明
電磁抗擾度	醫療設備必須在有電磁幹擾（例如來自手機的干擾）的情況下正常運作。
電磁輻射	醫療設備不得發出可能影響其他設備或系統的電磁幹擾。
需求規範	該標準概述了製造商應如何測試、記錄和標記設備的 EMC 合規性。
EMC的定義	醫療設備在其電磁環境中正常運作而不造成乾擾的能力。
風險管理	需要不斷更新風險管理文件以應對電磁幹擾帶來的風險。

FDA 還要求進行嚴格的測試，以確保鋰電池供電的醫療設備請勿幹擾其他設備。您必須保護設備免受來自手機和醫院監視器等外部電磁幹擾。不符合這些要求將導致您的設備無法在美國銷售。

您應該遵循設計、安裝和持續維護的最佳實務：

進行徹底的術前評估，以了解計劃的 MRI 檢查.
識別醫療設備並記錄其電池狀態和設定。
評估患者對設備的依賴性並評估手術過程中心律不整的風險。
估計潛在交互作用的可能性並制定相應的計劃，包括可能的磁鐵應用或設備重新編程。
對設備進行術後跟踪，檢查是否有任何功能障礙或相互作用的跡象。

請注意： 先進的EMI防護策略可能會因高等級材料、合規性測試和環境法規而增加成本。然而，這些投資對於維護強大的安全協議和確保MRI相容性至關重要。

醫院透過關注測量精度、噪音抑制和電池平衡來衡量EMI防護策略的有效性。高測量精度可確保在吵雜環境中的可靠性能，這對於MRI檢查和病患安全至關重要。

透過遵循這些安全措施和協議，您可以最大限度地降低潛在相互作用的風險，確保 MRI 相容性，並在每次 MRI 檢查期間保護患者的安全。

您可以使用非磁性材料並符合 EMC 標準來保護 MRI 和 X 射線室中的鋰電池組。下表列出了適用於 MRI 條件性心律調節器、心臟植入式電子設備和 ICD 的最新安全選項。您應該與製造商合作並監控新技術，以提高起搏器的安全性。

材料類型	MRI安全狀況	筆記
鋰離子電池	MRI 有條件	裝在鋁或聚合物外殼。
鋰聚合物	MRI 安全	建築物中使用非磁性材料。
鋁合金	MRI 安全	不會幹擾 MRI 磁鐵。