無線局域網(wǎng)對醫(yī)療設(shè)備潛在干擾的測試研究

概 述

近年來，在提高醫(yī)療質(zhì)量，保障醫(yī)療安全的基礎(chǔ)上向患者提供更加人性化的醫(yī)療服務(wù)成為醫(yī)院最主要的工作目標(biāo)之一，這促使國內(nèi)外醫(yī)院紛紛通過建設(shè)無線局域網(wǎng)來提高效率、準(zhǔn)確性，防止和減少醫(yī)療事故，同時提供高質(zhì)量的人性化服務(wù)。

由于醫(yī)療設(shè)備在現(xiàn)代醫(yī)療中發(fā)揮著舉足輕重的作用，而電子醫(yī)療設(shè)備存在著受到電磁干擾 (EMI) 的技術(shù)風(fēng)險，這個問題困擾著醫(yī)院信息化建設(shè)的進(jìn)程。針對中國醫(yī)療行業(yè)關(guān)于無線局域網(wǎng)對醫(yī)療設(shè)備是否存在不良干擾的問題尚無定論，受中華人民共和國衛(wèi)生部醫(yī)院管理研究所和中華醫(yī)院管理學(xué)會信息管理專業(yè)委員會的委托，中日友好醫(yī)院與思科系統(tǒng)(中國)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司聯(lián)合組成了“無線局域網(wǎng)對醫(yī)療設(shè)備潛在干擾測試研究課題組”。于2005年9 月28 日至2005 年12 月28 日，對該院常用的對電磁干擾相對敏感的25 種醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行了無線局域網(wǎng)電磁波對醫(yī)療設(shè)備潛在干擾的測試研究。測試結(jié)果表明：在醫(yī)院正確部署無線局域網(wǎng)未發(fā)現(xiàn)對醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生不良干擾。該項目已于2006 年4 月6 日通過了衛(wèi)生部醫(yī)政司委托醫(yī)院管理研究所組織的專家論證會。

一、測試目的

通過對無線局域網(wǎng)(WLAN)與醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備之間是否存在干擾問題的測試，以期得出無線局域網(wǎng)是否會對醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備造成不當(dāng)干擾的結(jié)論，從而為制定面向中國醫(yī)療行業(yè)的《醫(yī)院無線局域網(wǎng)的布署規(guī)程(草案)》提供科學(xué)證明。

二、測試方法

經(jīng)過文件檢索并參照國外開展此項研究的經(jīng)驗，課題組對無線局域網(wǎng)可能對醫(yī)療設(shè)備造成干擾的因素進(jìn)行了分析,采用如下無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的測試調(diào)整參數(shù)：

(一)無線設(shè)備(無線接入點天線：AP 以下同)部署的位置和方向：以醫(yī)療設(shè)備為中

心，在360 度的范圍內(nèi)均勻選擇0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°，

共計8 個角度進(jìn)行測試;

(二)無線設(shè)備(AP)部署距離：以醫(yī)療設(shè)備為原點，在≤1cm、10cm、50cm、1m、3m

或以上距離;

(三)通信頻率：802.11a 選擇5745MHz、5765MHz、5785MHz、5805MHz，;802.11g 選

擇2412MHz、2437MHz、2462MHz;802.11b 選擇2412MHz、2437MHz、2462MHz，共計

10 個信道。

(四)在測試過程中，設(shè)置AP 以不同信道的最大功率進(jìn)行測試。

(五)為了增加實際應(yīng)用的可比性，各項測試盡量采取現(xiàn)場實施。

(六)正式測試開始之前，先以床旁監(jiān)護(hù)儀為例進(jìn)行預(yù)測試，從中總結(jié)經(jīng)驗，完善測試方法。

三、被測醫(yī)療設(shè)備

經(jīng)檢索近10 年的相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)國外在對無線局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與醫(yī)療設(shè)備之間的安全性研究方面，僅開展了對心臟起搏器(植入型)和心臟除顫器(植入型)的測試研究。由于國內(nèi)外尚未開展過對多種類醫(yī)療設(shè)備的系統(tǒng)測試，存在著諸多不可確定的因素，為便于結(jié)果分析，每個電子醫(yī)療設(shè)備品種僅選取了單一機型。經(jīng)課題組同醫(yī)院相關(guān)部門多次討論，最終確定了25 種醫(yī)院常見的對電磁干擾相對敏感的醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行了測試。

設(shè)備分類如下：

(一)、位于非屏蔽房間的醫(yī)療設(shè)備：(共計16 種)

序號 醫(yī)療設(shè)備名稱 型號 廠商

1 床旁監(jiān)護(hù)儀 CD2000 西潤(SunRain)

2 彩超 飛凡 PHILIPS

3 準(zhǔn)DR REGIUS MODEL 550 KONICA

4 肌電圖儀 COUNTERPOINT MK2 丹麥維迪

5 CR ADC COMPACT PLUS AGFA

6 除顫器 CARDIOSERV GE

7 TCD TC-4040 EME

8 心電監(jiān)測儀 3000 美國新世紀(jì)

9 呼吸機 SERVO-I 西門子

10 監(jiān)護(hù)儀 DASH-4000 GE

11 輸液泵 LP2000

北京鑫禾豐醫(yī)療技術(shù)

有限公司

12 內(nèi)窺鏡 GP-US522HAE 松下

13 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng) TREON 美國美敦力

14 無線心電監(jiān)測儀 BIOMULT1 1000 NEC

15 血液透析機 DBB-26 日機裝

16 監(jiān)護(hù)儀 OHMEDA(DATEX) GE

17 麻醉機 DRÄGER Fabius Tiro

18 心臟起博器 5326 ST.JUDE.MEDICAL

19 胰島素泵 507C 美敦力

(二)、位于屏蔽房間的醫(yī)療設(shè)備：(共計9 種)

序號 醫(yī)療設(shè)備名稱 型號 廠商

20 腦干誘發(fā)電位 CHARTR 丹麥MADSEN

21 CT PQ6000 PHILIPS

22 腦電圖儀 1524K 日本光電

23 ECT 單光子發(fā)射斷層掃描 SOLUS 美國ADAC

24 放射科-MRI INTERA PHILIPS

25 血管造影機 V5000 PHILIPS

以上所列被測試的醫(yī)療設(shè)備均具備：《中華人民共和國醫(yī)療器械注冊證》、《醫(yī)療器械經(jīng)營企業(yè)許可證》。其中進(jìn)口醫(yī)療設(shè)備還具備：《進(jìn)口商品安全質(zhì)量許可證書》。四、測試中使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，無線頻譜分析儀和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由于本測試是一項科學(xué)研究，而不是行業(yè)準(zhǔn)入許可的標(biāo)準(zhǔn)檢驗，為便于分析問題，所以無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備僅選取了思科系統(tǒng)(中國)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司的一家設(shè)備。

無線局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備清單

Cisco 1200 系列無線接入點

Cisco 1100 系列無線接入點

Cisco 1130 系列無線接入點

Cisco Catalyst 系列交換機

Cisco Catalyst 系列交換機(POE)

Cisco MCS 7800 系列呼叫管理器

Cisco IP 電話(有線)

Cisco IP 電話(手機)

Cisco ISR 系列路由器

上述無線局域網(wǎng)設(shè)備均符合中華人民共和國無線電管理相關(guān)規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為了在測試期間對無線局域網(wǎng)設(shè)備所發(fā)出的無線信號進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測，課題組在測試過程中使用了無線頻譜分析儀(Agilient E4400 系列 無線頻譜分析儀)。該設(shè)備在測試的初期、中期和后期，先后三次請無線頻譜儀租賃廠商對頻譜儀進(jìn)行了計量標(biāo)定測試環(huán)境拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

五、測試過程與結(jié)果

測試過程嚴(yán)格遵循《無線局域網(wǎng)絡(luò)對醫(yī)療設(shè)備潛在影響的測試方案》中規(guī)定的測試方法，在正式測試開始之前，為了使測試過程更加完善、順利，保證測試結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確，課題組于2005 年9 月28 日、10 月11 日，先后兩次對北京西潤公司CD2000 型心電監(jiān)護(hù)儀進(jìn)行了預(yù)測試。通過預(yù)測試，對原測試方案進(jìn)行了改進(jìn)：增加了測試人員的詳細(xì)身份標(biāo)識;原始記錄采用表格增加方便;增加了確認(rèn)醫(yī)療設(shè)備對無線通信不產(chǎn)生異常干擾的檢查;在測試中首次引入了場強的概念，通過應(yīng)用無線頻譜分析儀對測試現(xiàn)場的標(biāo)準(zhǔn)場強，以及不同環(huán)境、不同方位、不同距離的無線環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測并嚴(yán)格記錄，為后期數(shù)據(jù)分析提供了科學(xué)的依據(jù)。2005 年11 月1 日至2005 年12 月28 日按照預(yù)測試完善后的測試和記錄方法對中日友好醫(yī)院在用的對電磁干擾相對敏感的25 種醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行了無線局域網(wǎng)對醫(yī)療設(shè)備潛在干擾的正式測試研究。參與測試人員包括中日友好醫(yī)院信息中心和思科系統(tǒng)(中國)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司的IT 技術(shù)人員，中日友好醫(yī)院的醫(yī)學(xué)專家、護(hù)理人員和醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員，以及醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)廠商的工程師。全體參研人員共計48 人，全部測試點超過6000 個。

(一)典型測試過程舉例表

流媒體通信

IP手機

無線接入點AP

被測醫(yī)療設(shè)備

流媒體服務(wù)器 IP電話

Cataslyst 交換機

CM呼叫管理器

Cisco ISR 路由器

頻譜分析儀

桌面

Catalyst 6500交換機

醫(yī)療設(shè)備 測試日期 測試地點 有無異常 干擾 測試過程及結(jié)果概述

床旁監(jiān)護(hù)儀 20050928 20051011 無線測試實驗室 無

通過對所測設(shè)備的兩次預(yù)實驗，我們對測試原始記錄進(jìn)行了更改，并增加了對于非屏蔽環(huán)境醫(yī)療設(shè)備的相關(guān)場強記錄。在多方人員同時在場的情況下，我們通過多次對心電模擬器正常環(huán)境下的工作狀態(tài)和施加不同距離、不同頻率信號工作狀態(tài)下的監(jiān)控進(jìn)行比較分析，相關(guān)人員一致認(rèn)為測試環(huán)境未對所測心電監(jiān)護(hù)儀的正常工作產(chǎn)生干擾。

血液透析機 20051205 血透中心 無

2005 年12 月5 日，我們通過采用水桶模擬人體的方法在測試環(huán)境下透析機脫水透析的方法是否會受到無線設(shè)備的干擾。3 個多小時的測試時間內(nèi)，我們嚴(yán)格按照實驗步驟分別在不同距離和不同頻率施加無線信號。實驗結(jié)束后，經(jīng)測量，實際脫水值與理論脫水值完全吻合。2005 年12 月8 日，我們開始在實際環(huán)境下的測試。測試過程中，我們共監(jiān)測了五個病人，詳細(xì)記錄透析前后的體重變化和進(jìn)食進(jìn)水情況，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，排除日常工作中的誤差，技師得出結(jié)論：測試環(huán)境未對所測透析機的正常工作產(chǎn)生異常干擾。

心臟起博器 20051221 心導(dǎo)管室 無

由于心臟起搏器的測試存在一定的風(fēng)險，因此我們安排的測試是在無人情況下完成的。在測試過程中，通過對比分析正常情況和施加無線信號情況下的數(shù)據(jù)，經(jīng)分析，設(shè)備生產(chǎn)廠商工程師和心導(dǎo)管室醫(yī)師一致認(rèn)定測試環(huán)境未對所測起搏器的正常工作產(chǎn)生異常干擾。

腦干誘發(fā)電位 20051101 耳鼻喉科 無

在未增加測試環(huán)境信號的情況下，設(shè)備房間內(nèi)的背景場強為-70dBm。在增加測試信號的情況下，當(dāng)AP 距離屏蔽房間3.5 米處時，屏蔽房間內(nèi)的最大場強為-70dBm。通過對正常人在未施加測試信號情況下的醫(yī)學(xué)報告和施加測試信號并在醫(yī)療設(shè)備周圍場強最強情況下的醫(yī)學(xué)報告的比較，醫(yī)師得出結(jié)論：測試環(huán)境未對所測腦干誘發(fā)電位儀的正常工作產(chǎn)生異常干擾。測試過程中的記錄包括：測試設(shè)備(名稱，品牌和型號)、測試人員(姓名，單位，部門，職務(wù))、不同距離的現(xiàn)場場強(非屏蔽房間)、測試結(jié)果(每個醫(yī)療設(shè)備400 個測試點)、現(xiàn)場測試專家鑒定意見、醫(yī)療設(shè)備廠家鑒定意見、醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員鑒定意見、醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程處鑒定意見、醫(yī)院信息中心鑒定意見、無線設(shè)備廠家鑒定意見、現(xiàn)場測試日志、醫(yī)學(xué)圖表和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)記錄等，全部原始文件均在中日友好醫(yī)院檔案室存檔。

(二)無線局域網(wǎng)電磁波對醫(yī)療設(shè)備潛在干擾的測試結(jié)果表

序號 測試日期 醫(yī)療設(shè)備名稱 生產(chǎn)廠商 異常干擾

1 20050928 20051011 床旁監(jiān)護(hù)儀 西潤(SunRain) 未發(fā)現(xiàn)

2 20051101 腦干誘發(fā)電位 丹麥MADSEN 未發(fā)現(xiàn)

3 20051103 彩超 PHILIPS 未發(fā)現(xiàn)

4 20051103 準(zhǔn)DR KONICA 未發(fā)現(xiàn)

5 20051104 肌電圖儀 丹麥維迪 未發(fā)現(xiàn)

6 20051107 CT PHILIPS 未發(fā)現(xiàn)

7 20051107 腦電圖儀 日本光電 未發(fā)現(xiàn)

8 20051108 CR AGFA 未發(fā)現(xiàn)

9 20051109 ECT 單光子發(fā)射斷層掃描 美國ADAC 未發(fā)現(xiàn)

10 20051111 放射科-MRI PHILIPS 未發(fā)現(xiàn)

11 20051115 除顫器 GE 未發(fā)現(xiàn)

12 20051116 TCD EME 未發(fā)現(xiàn)

13 20051122 Holter(有線) 美國新世紀(jì) 未發(fā)現(xiàn)

14 20051123 呼吸機 西門子 未發(fā)現(xiàn)

15 20051123 監(jiān)護(hù)儀 GE 未發(fā)現(xiàn)

16 20051123 輸液泵 北京鑫禾豐醫(yī)療技術(shù)有限公司 未發(fā)現(xiàn)

17 20051125 內(nèi)窺鏡 美國美敦力 未發(fā)現(xiàn)

18 20051125 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng) 美國美敦力 未發(fā)現(xiàn)

19 20051202 Holter (無線) NEC 未發(fā)現(xiàn)

20 20051205 血液透析機 日機裝 未發(fā)現(xiàn)

20 20051208 血液透析機——2 次測試 日機裝 未發(fā)現(xiàn)

21 20051212 監(jiān)護(hù)儀 GE 未發(fā)現(xiàn)

22 20051212 麻醉機 Fabius Tiro 未發(fā)現(xiàn)

23 20051219 血管造影機 PHILIPS 未發(fā)現(xiàn)

24 20051221 心臟起博器 ST.JUDE.MEDICAL 未發(fā)現(xiàn)

25 20051228 胰島素泵 美敦力 未發(fā)現(xiàn)

六、測試結(jié)論與建議

本研究通過對無線局域網(wǎng)與醫(yī)院多種常用醫(yī)療設(shè)備潛在性干擾的系統(tǒng)化測試，事實證明在醫(yī)院正確地布署無線局域網(wǎng)設(shè)備未發(fā)現(xiàn)對醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生不良干擾。由于在醫(yī)院部署無線局域網(wǎng)尚未普及，國內(nèi)外尚未開展無線局域網(wǎng)對醫(yī)療設(shè)備潛在干擾的系統(tǒng)化測試研究，為了便于分析可能出現(xiàn)的問題，本研究僅在醫(yī)療設(shè)備種類多樣性方面進(jìn)行了探索。根據(jù)科學(xué)研究的慣例，在今后還應(yīng)當(dāng)開展針對不同廠商的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品與同一種醫(yī)療設(shè)備的不同廠商的不同機型進(jìn)行組合測試。尤其對電子輔助治療設(shè)備和電子人工臟器等直接影響病人生命健康的關(guān)鍵設(shè)備，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行動物實驗或生物模型實驗，以提供更加完滿的科學(xué)證明。

參考文獻(xiàn)：

1、 ANSI C63.18，《評估醫(yī)療設(shè)備對具體射頻發(fā)射機輻射電磁抗擾性的現(xiàn)場測試方法的推薦

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、 思科系統(tǒng)公司的白皮書《醫(yī)療環(huán)境中的無線LAN 設(shè)備：解決無線干擾問題》[Wireless LAN

Equipment in Medical Settings: Addressing Interference Concern]。