醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備供電保障的重要性

先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備能夠有效的提高醫(yī)院的醫(yī)療質(zhì)量，幫助患者快速準(zhǔn)確地診療，因此人們總是對更先進(jìn)的技術(shù)孜孜以求。大型醫(yī)療設(shè)備，比如 計(jì)算機(jī)斷層掃描 CT、 磁共振 MRI、數(shù)字減影血管造影 DSA、醫(yī)用直線加速器 LA、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描 SPECT-CT 等，越來越成為醫(yī)院的標(biāo)準(zhǔn)配置。

電能質(zhì)量劣化的嚴(yán)重后果

首先，DR、B 超、CT、MRI、造影儀、LA、PET、生物分析儀等醫(yī)療設(shè)備都有電腦控制單元，系統(tǒng)的突然斷電，容易導(dǎo)致工作站硬盤產(chǎn)生壞道，甚至造成重要醫(yī)療數(shù)據(jù)丟失。嚴(yán)重時，會瞬間產(chǎn)生巨大電流使得 CPU 主板、顯示器等被燒毀。其次，對于部分醫(yī)療設(shè)備而言，即使很短暫的停電，復(fù)位后仍然需要長時間的預(yù)熱，嚴(yán)重耽誤診療時間，而一些高精密度的部件則可能因此損壞，造成巨大的損失。

再者，電能質(zhì)量劣化會導(dǎo)致設(shè)備結(jié)果出現(xiàn)帶狀偽影，而產(chǎn)生偽影輕則需要安排醫(yī)患重新掃描，降低醫(yī)院工作效率，重則可能導(dǎo)致醫(yī)生的誤判，因此電能質(zhì)量的重要性不言而喻。

醫(yī)療設(shè)備供電保障的重要性

自 2000 年以來，大型醫(yī)療設(shè)備的精密度越來越高，對供電質(zhì)量，特別是 EMC(電磁兼容)的要求也越來越高，同時，UPS 的價格也逐漸被醫(yī)院所接受，越來越多的醫(yī)院開始在醫(yī)療設(shè)備前端對整機(jī)配備高品質(zhì)的 UPS。這對醫(yī)療設(shè)備的保護(hù)、成像品質(zhì)的提高起到了關(guān)鍵作用。

大型醫(yī)療設(shè)備的供電特性

1.MRI設(shè)備

MRI 利用磁共振原理，重建出人體信息。其特點(diǎn)是對人體沒有輻射損傷，影像信息豐富，但是更易受到偽影干擾。產(chǎn)生偽影的主要原因包括電源質(zhì)量、EMI、溫濕度控制不佳等，這些因素都會導(dǎo)致射頻信號或磁場受到干擾。

MRI 除了必須對掃描間做磁屏蔽之外，還對周邊以及室內(nèi)環(huán)境有嚴(yán)格要求，通常離磁體中心點(diǎn) 7.5 m 以內(nèi)不得有電梯等大型運(yùn)動金屬體，離磁體中心點(diǎn) 1.1 m 以內(nèi)不得有任何鐵磁質(zhì)物質(zhì)，因此，MRI 的主機(jī)(射頻控制器及功放單元)、穩(wěn)壓電源或 UPS、恒溫恒濕空調(diào)等均放在設(shè)備間內(nèi)。

MRI 掃描時所需瞬時功率較大，會產(chǎn)生較大的瞬時沖擊電流，瞬時壓降大。所以 MRI 系統(tǒng)的供電電源要求直接從醫(yī)院主變電站獨(dú)立饋線至磁共振專用配電機(jī)柜，線徑選擇應(yīng)預(yù)留一定的功率裕量;線長、內(nèi)阻、距離、三相不平衡度需滿足設(shè)備廠家要求。推薦使用專用變壓器，容量為 200 KVA 以上。

另需提供一路小功率輔助電源專供主機(jī)溫控器 TCU、設(shè)備空調(diào)，以保證 MRI 磁體在停電期間的正?？刂茰囟?。停電后，核磁冷頭如果不能正確復(fù)位，會導(dǎo)致磁體溫度上升，磁體內(nèi)液氦揮發(fā)。嚴(yán)重時會引起失超，設(shè)備要整機(jī)返廠維修，造成重大損失。

MRI 操作臺的電腦也需要連續(xù)穩(wěn)定不間斷供電，以確保存儲設(shè)備中的影像數(shù)據(jù)不會因?yàn)橐馔馔ｋ姸鴣G失。

2.DR 和CT設(shè)備

一個典型的 DR 的供電要求：電壓波動幅度：≤ 10%，供電功率：≥ 50 KW，電源內(nèi)阻：≤ 0.3 Ω,接地電阻：≤ 4.0 Ω。DR 的球管輸入電路一般由整流器、高頻逆變器、升壓器和高壓整流器構(gòu)成，以確保得到純凈的高壓直流電。因?yàn)樵撾娐酚昧撕芏喙β孰娮悠骷瑢?EMI 比較敏感，其前端的供電設(shè)備(穩(wěn)壓電源或 UPS )必須通過 EMC 檢驗(yàn)。

DR 的核心技術(shù)體現(xiàn)在平板探測器上，它是一種精密設(shè)備，對 DR 的成像質(zhì)量起著決定性的作用?，F(xiàn)在很多 DR 內(nèi)部都有專門的溫度檢測控制單元，正常情況下即使關(guān)機(jī)，探測器也必須一直供電，以保證恒定的溫度和濕度(20- 24;30%~70% RH)。如果斷電，溫度模塊就停止工作。而探測器升溫是很緩慢的過程，要求通電至少 4 個小時后才能達(dá)到穩(wěn)定的校準(zhǔn)狀態(tài)。如果夜里斷電第二天再開機(jī)做檢查，很難在一開始的時候就使探測器處于穩(wěn)定的狀態(tài)，存在造成圖像質(zhì)量問題的隱患。

CT 也是使用 X 光成像，但是要復(fù)雜得多，所以其對電源和環(huán)境的要求比 DR 高得多。

UPS 的選擇

穩(wěn)定的高品質(zhì)的正弦波電源對于醫(yī)療設(shè)備的清晰成像、精確定位有直接的影響。有些醫(yī)療設(shè)備對電能的動態(tài)需求波動較大。

比如：某典型 CT 連續(xù)工作時需要的電功率約 20 KW, 但是瞬時功率要求 90 KW 以上，每分鐘出現(xiàn)多次峰值，每次持續(xù)時間幾十微秒或更多，同時要求在此峰值功率輸出期間，電壓波動范圍不得超過額定電壓的 6%;某些心血管成像設(shè)備的動態(tài)特性要求更高，連續(xù)工作時需要的功率約 5 KW，瞬態(tài)功率需求可以達(dá)到 170 KW，持續(xù)時間 10-40 us，然后又回到 5 KW，每分鐘重復(fù) 12 次。很多 UPS 不能適應(yīng)這種負(fù)載特點(diǎn)，這要求輸入 UPS 具有很好的動態(tài)響應(yīng)特性。

有些醫(yī)療設(shè)備則在不同的工作模式下也有不同的電功率需求。以 MRI 為例，掃描人體不同部位時，設(shè)定不同，所需的電源功率也不同。

另外，MRI 在掃描過程中會產(chǎn)生大量的諧波，對 UPS 輸出提出更高的要求。通過實(shí)測發(fā)現(xiàn)，某主流品牌 3.0 TMRI 的諧波總量 THDi 約30%～40%。

因此，給這些大型醫(yī)療設(shè)備配備的 UPS 必須滿足瞬時功率和連續(xù)功率的需求，且在任何狀態(tài)下，UPS 的輸出電壓都必須保持穩(wěn)定。這也就要求 UPS 逆變器的動態(tài)響應(yīng)特性必須要能夠滿足大型醫(yī)療設(shè)備的動態(tài)負(fù)荷要求。簡單地把醫(yī)療設(shè)備額定功率翻倍，并據(jù)此選

擇 UPS 的容量，并非可靠的做法。如果 UPS 的容量(輸出功率，包括輸出有功功率和無功功率)不夠或者動態(tài)響應(yīng)能力不足，醫(yī)療設(shè)備在功率到達(dá)峰值的時候，其輸入電壓會超出額定電壓范圍，從而導(dǎo)致偽影、鎖死、甚至系統(tǒng)故障。但是，并非所有的醫(yī)療設(shè)備都是動態(tài)負(fù)載，核醫(yī)學(xué)、PET、超聲波具有基本穩(wěn)定的負(fù)載特性，所以選擇UPS 相對容易一些。

此外，還有幾點(diǎn)需要注意：

1. 如果 UPS 的 EMC 設(shè)計(jì)、制造工藝不佳，UPS 里的逆變器就可能成為干擾源。

2. 某些大型醫(yī)療設(shè)備包含較大功率電動機(jī)，電機(jī)啟動時可能需要較大的啟動電流，并且電動機(jī)是感性負(fù)載，這類設(shè)備通常需要配備比設(shè)備標(biāo)稱功率大得多的 UPS。

綜上所述，醫(yī)院大型醫(yī)療設(shè)備對于電能質(zhì)量和供電連續(xù)性要求較高，采用穩(wěn)定可靠的 UPS 是一個有效的解決辦法，但是各類

設(shè)備的性能和參數(shù)不同，因此配置時，要和 UPS 廠家確認(rèn)詳細(xì)實(shí)驗(yàn)方法。

廠家配置前端 UPS 時，需要了解醫(yī)療設(shè)備的電氣和機(jī)械參數(shù)。包括：

1. 連續(xù)功率需求

2. 瞬態(tài)功率需求(含峰值功率，每次持續(xù)時間，需求頻率)

3. 電壓調(diào)整要求(波動范圍等)

4. 其他要求(占地、承重等)

近年來, 越來越多的醫(yī)院已經(jīng)意識到給 MRI 整機(jī)配備大功率 UPS 的價值，但是仍有很多設(shè)計(jì)沿襲舊的習(xí)慣，僅僅給 MRI的控制單元配備小 UPS，主機(jī)用穩(wěn)壓電源。

這兩種方案的優(yōu)劣對比如下：