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无线局域网对医疗设备潜在干扰的测试研究
2009-05-06    鲁长滨 赵晓光 马宁 李河 孙伟 陈玉海 倪殿令       阅读:

【摘要】本文描述了通过对无线局域网(WLAN)与医院医疗设备之间是否存在干扰的实际测试,得出未发现无线局域网对多种医疗设备造成干扰的结论,从而为制定面向中国医疗行业的《医院无线局域网的部署规程(草案)》提供科学证明。

【关键词】无线局域网 医疗设备 潜在干扰

【Abstract】This paper describes the test to verify if the interference between medicaldevices and wireless LAN technology exist or not. This test brings a conclusion that theinterference between Wireless LAN technology and many kind of medical devices was notfound. Accordingly, the WLAN Deployment Regulations in medical environment(draft) forChina healthcare industry was drafted out with the test result as scientific evidence.

【Key Words】Wireless Local Area Network Medical Device Potential Interference

概述

近年来,在提高医疗质量,保障医疗安全的基础上向患者提供更加人性化的医疗服务成为医院最主要的工作目标之一,这促使国内外医院纷纷通过建设无线局域网来提高效率、准确性,防止和减少医疗事故,同时提供高质量的人性化服务。

由于医疗设备在现代医疗中发挥着举足轻重的作用,而电子医疗设备存在着受到电磁干扰 (EMI) 的技术风险,这个问题困扰着医院信息化建设的进程。针对中国医疗行业关于无线局域网对医疗设备是否存在不良干扰的问题尚无定论,受中华人民共和国卫生部医院管理研究所和中华医院管理学会信息管理专业委员会的委托,中日友好医院与思科系统(中国)网络技术有限公司联合组成了“无线局域网对医疗设备潜在干扰测试研究课题组”。于2005年9 月28 日至2005 年12 月28 日,对该院常用的对电磁干扰相对敏感的25 种医疗设备进行了无线局域网电磁波对医疗设备潜在干扰的测试研究。测试结果表明:在医院正确部署无线局域网未发现对医疗设备产生不良干扰。该项目已于2006 年4 月6 日通过了卫生部医政司委托医院管理研究所组织的专家论证会。

一、测试目的

通过对无线局域网(WLAN)与医院医疗设备之间是否存在干扰问题的测试,以期得出无线局域网是否会对医院的医疗设备造成不当干扰的结论,从而为制定面向中国医疗行业的《医院无线局域网的布署规程(草案)》提供科学证明。

二、测试方法

经过文件检索并参照国外开展此项研究的经验,课题组对无线局域网可能对医疗设备造成干扰的因素进行了分析,采用如下无线网络环境的测试调整参数:

  1. 无线设备(无线接入点天线:AP 以下同)部署的位置和方向:以医疗设备为中心,在360 度的范围内均匀选择0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°,共计8 个角度进行测试;
  2. 无线设备(AP)部署距离:以医疗设备为原点,在≤1cm、10cm、50cm、1m、3m或以上距离;
  3. 通信频率:802.11a 选择5745MHz、5765MHz、5785MHz、5805MHz,;802.11g 选择2412MHz、2437MHz、2462MHz;802.11b 选择2412MHz、2437MHz、2462MHz,共计10 个信道。
  4. 在测试过程中,设置AP 以不同信道的最大功率进行测试。
  5. 为了增加实际应用的可比性,各项测试尽量采取现场实施。
  6. 正式测试开始之前,先以床旁监护仪为例进行预测试,从中总结经验,完善测试方法。


三、被测医疗设备

经检索近10 年的相关文献,发现国外在对无线局域网络设备与医疗设备之间的安全性研究方面,仅开展了对心脏起搏器(植入型)和心脏除颤器(植入型)的测试研究。由于国内外尚未开展过对多种类医疗设备的系统测试,存在着诸多不可确定的因素,为便于结果分析,每个电子医疗设备品种仅选取了单一机型。经课题组同医院相关部门多次讨论,最终确定了25 种医院常见的对电磁干扰相对敏感的医疗设备进行了测试。
设备分类如下:

(一)、位于非屏蔽房间的医疗设备:(共计16 种)

序号 医疗设备名称 型号 厂商
1 床旁监护仪 CD2000 西润(SunRain)
2 彩超 飞凡 PHILIPS
3 准DR REGIUS MODEL 550 KONICA
4 肌电图仪 COUNTERPOINT MK2 丹麦维迪
5 CR ADC COMPACT PLUS AGFA
6 除颤器 CARDIOSERV GE
7 TCD TC-4040 EME
8 心电监测仪 3000 美国新世纪
9 呼吸机 SERVO-I 西门子
10 监护仪 DASH-4000 GE
11 输液泵 LP2000 北京鑫禾丰医疗技术有限公司
12 内窥镜 GP-US522HAE 松下
13 手术导航系统 TREON 美国美敦力
14 无线心电监测仪 BIOMULT1 1000 NEC
15 血液透析机 DBB-26 日机装
16 监护仪 OHMEDA(DATEX) GE
17 麻醉机 DRÄGER Fabius Tiro
18 心脏起博器 5326 ST.JUDE.MEDICAL
19 胰岛素泵 507C 美敦力


(二)、位于屏蔽房间的医疗设备:(共计9 种)

序号 医疗设备名称 型号 厂商
20 脑干诱发电位 CHARTR 丹麦MADSEN
21 CT PQ6000 PHILIPS
22 脑电图仪 1524K 日本光电
23 ECT 单光子发射断层扫描 SOLUS 美国ADAC
24 放射科-MRI INTERA PHILIPS
25 血管造影机 V5000 PHILIPS

以上所列被测试的医疗设备均具备:《中华人民共和国医疗器械注册证》、《医疗器械经营企业许可证》。其中进口医疗设备还具备:《进口商品安全质量许可证书》。

四、测试中使用的网络设备,无线频谱分析仪和拓扑结构由于本测试是一项科学研究,而不是行业准入许可的标准检验,为便于分析问题,所以无线网络设备仅选取了思科系统(中国)网络技术有限公司的一家设备。

无线局域网络设备清单

Cisco 1200 系列无线接入点
Cisco 1100 系列无线接入点
Cisco 1130 系列无线接入点
Cisco Catalyst 系列交换机
Cisco Catalyst 系列交换机(POE)
Cisco MCS 7800 系列呼叫管理器
Cisco IP 电话(有线)
Cisco IP 电话(手机)
Cisco ISR 系列路由器

上述无线局域网设备均符合中华人民共和国无线电管理相关规定和技术标准。为了在测试期间对无线局域网设备所发出的无线信号进行质量监测,课题组在测试过程中使用了无线频谱分析仪(Agilient E4400 系列 无线频谱分析仪)。该设备在测试的初期、中期和后期,先后三次请无线频谱仪租赁厂商对频谱仪进行了计量标定测试环境拓扑结构图

五、测试过程与结果

测试过程严格遵循《无线局域网络对医疗设备潜在影响的测试方案》中规定的测试方法,在正式测试开始之前,为了使测试过程更加完善、顺利,保证测试结果更加科学、准确,课题组于2005 年9 月28 日、10 月11 日,先后两次对北京西润公司CD2000 型心电监护仪进行了预测试。通过预测试,对原测试方案进行了改进:增加了测试人员的详细身份标识;原始记录采用表格增加方便;增加了确认医疗设备对无线通信不产生异常干扰的检查;在测试中首次引入了场强的概念,通过应用无线频谱分析仪对测试现场的标准场强,以及不同环境、不同方位、不同距离的无线环境进行监测并严格记录,为后期数据分析提供了科学的依据。

2005 年11 月1 日至2005 年12 月28 日按照预测试完善后的测试和记录方法对中日友好医院在用的对电磁干扰相对敏感的25 种医疗设备进行了无线局域网对医疗设备潜在干扰的正式测试研究。参与测试人员包括中日友好医院信息中心和思科系统(中国)网络技术有限公司的IT 技术人员,中日友好医院的医学专家、护理人员和医学工程技术人员,以及医疗设备生产厂商的工程师。全体参研人员共计48 人,全部测试点超过6000 个。

(一)典型测试过程举例表

流媒体通信
IP手机
无线接入点AP
被测医疗设备
流媒体服务器 IP电话
Cataslyst 交换机
CM呼叫管理器
Cisco ISR 路由器
频谱分析仪
桌面
Catalyst 6500交换机


医疗设备 测试日期 测试地点 有无异常 干扰 测试过程及结果概述

床旁监护仪 20050928 20051011 无线测试实验室 无
通过对所测设备的两次预实验,我们对测试原始记录进行了更改,并增加了对于非屏蔽环境医疗设备的相关场强记录。在多方人员同时在场的情况下,我们通过多次对心电模拟器正常环境下的工作状态和施加不同距离、不同频率信号工作状态下的监控进行比较分析,相关人员一致认为测试环境未对所测心电监护仪的正常工作产生干扰。

血液透析机 20051205 血透中心 无
2005 年12 月5 日,我们通过采用水桶模拟人体的方法在测试环境下透析机脱水透析的方法是否会受到无线设备的干扰。3 个多小时的测试时间内,我们严格按照实验步骤分别在不同距离和不同频率施加无线信号。实验结束后,经测量,实际脱水值与理论脱水值完全吻合。2005 年12 月8 日,我们开始在实际环境下的测试。测试过程中,我们共监测了五个病人,详细记录透析前后的体重变化和进食进水情况,经过对数据的详细分析,排除日常工作中的误差,技师得出结论:测试环境未对所测透析机的正常工作产生异常干扰。

心脏起博器 20051221 心导管室 无
由于心脏起搏器的测试存在一定的风险,因此我们安排的测试是在无人情况下完成的。在测试过程中,通过对比分析正常情况和施加无线信号情况下的数据,经分析,设备生产厂商工程师和心导管室医师一致认定测试环境未对所测起搏器的正常工作产生异常干扰。

脑干诱发电位 20051101 耳鼻喉科 无
在未增加测试环境信号的情况下,设备房间内的背景场强为-70dBm。在增加测试信号的情况下,当AP 距离屏蔽房间3.5 米处时,屏蔽房间内的最大场强为-70dBm。通过对正常人在未施加测试信号情况下的医学报告和施加测试信号并在医疗设备周围场强最强情况下的医学

报告的比较,医师得出结论:测试环境未对所测脑干诱发电位仪的正常工作产生异常干扰。测试过程中的记录包括:测试设备(名称,品牌和型号)、测试人员(姓名,单位,部门,职务)、不同距离的现场场强(非屏蔽房间)、测试结果(每个医疗设备400 个测试点)、现场测试专家鉴定意见、医疗设备厂家鉴定意见、医院医护人员鉴定意见、医院医学工程处鉴定意见、医院信息中心鉴定意见、无线设备厂家鉴定意见、现场测试日志、医学图表和医学数据记录等,全部原始文件均在中日友好医院档案室存档。

(二)无线局域网电磁波对医疗设备潜在干扰的测试结果表

序号 测试日期 医疗设备名称 生产厂商 异常干扰
1 20050928 20051011 床旁监护仪 西润(SunRain) 未发现
2 20051101 脑干诱发电位 丹麦MADSEN 未发现
3 20051103 彩超 PHILIPS 未发现
4 20051103 准DR KONICA 未发现
5 20051104 肌电图仪 丹麦维迪 未发现
6 20051107 CT PHILIPS 未发现
7 20051107 脑电图仪 日本光电 未发现
8 20051108 CR AGFA 未发现
9 20051109 ECT 单光子发射断层扫描 美国ADAC 未发现
10 20051111 放射科-MRI PHILIPS 未发现
11 20051115 除颤器 GE 未发现
12 20051116 TCD EME 未发现
13 20051122 Holter(有线) 美国新世纪 未发现
14 20051123 呼吸机 西门子 未发现
15 20051123 监护仪 GE 未发现
16 20051123 输液泵 北京鑫禾丰医疗技术有限公司 未发现
17 20051125 内窥镜 美国美敦力 未发现
18 20051125 手术导航系统 美国美敦力 未发现
19 20051202 Holter (无线) NEC 未发现
20 20051205 血液透析机 日机装 未发现
20 20051208 血液透析机——2 次测试 日机装 未发现
21 20051212 监护仪 GE 未发现
22 20051212 麻醉机 Fabius Tiro 未发现
23 20051219 血管造影机 PHILIPS 未发现
24 20051221 心脏起博器 ST.JUDE.MEDICAL 未发现
25 20051228 胰岛素泵 美敦力 未发现

六、测试结论与建议

本研究通过对无线局域网与医院多种常用医疗设备潜在性干扰的系统化测试,事实证明在医院正确地布署无线局域网设备未发现对医疗设备产生不良干扰。由于在医院部署无线局域网尚未普及,国内外尚未开展无线局域网对医疗设备潜在干扰的系统化测试研究,为了便于分析可能出现的问题,本研究仅在医疗设备种类多样性方面进行了探索。根据科学研究的惯例,在今后还应当开展针对不同厂商的网络产品与同一种医疗设备的不同厂商的不同机型进行组合测试。尤其对电子辅助治疗设备和电子人工脏器等直接影响病人生命健康的关键设备,还应当进行动物实验或生物模型实验,以提供更加完满的科学证明。

参考文献:

  1. ANSI C63.18,《评估医疗设备对具体射频发射机辐射电磁抗扰性的现场测试方法的推荐
    做法(1997 年)》[Recommended Practice for an On-Site Test Method for Estimating
    Radiated Electromagnetic Immunity of Medical Devices to Specific Radio Frequency
    Transmitters (1997)]
  2. 思科系统公司的白皮书《医疗环境中的无线LAN 设备:解决无线干扰问题》[Wireless LAN
    Equipment in Medical Settings: Addressing Interference Concern]。

http://anheng.com.cn/news/html/wlan_test/1541.html 

责任编辑: admin

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