核磁監(jiān)護(hù)儀需在強磁場、復(fù)雜電磁環(huán)境中穩(wěn)定監(jiān)測患者生理參數(shù),其抗磁干擾技術(shù)圍繞硬件結(jié)構(gòu)屏蔽、無磁元器件選型、主動信號降噪三大核心方向展開,從環(huán)境隔離、源頭控磁、信號凈化三個維度消除干擾,保障監(jiān)測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)與設(shè)備安全,以下是具體核心技術(shù)揭秘:
1.硬件結(jié)構(gòu)的屏蔽防護(hù)技術(shù)
該類技術(shù)屬于被動抗干擾手段,通過物理隔離方式阻擋磁場和電磁信號的侵入與外泄,是抗磁干擾的基礎(chǔ)防線。
-整機屏蔽殼體設(shè)計:監(jiān)護(hù)儀的核心控制板卡等干擾源部件會被收容在專用屏蔽盒內(nèi),屏蔽盒多采用高導(dǎo)電性能的金屬材質(zhì),能大幅阻擋板卡工作時產(chǎn)生的電磁干擾向外擴散;同時,控制板卡底部會固定導(dǎo)電金屬板,形成低阻抗電流回路,進(jìn)一步降低電磁干擾。對于顯示組件等易破壞屏蔽完整性的部位,會采用導(dǎo)電性屏蔽膜,且在報警燈等結(jié)構(gòu)處優(yōu)化設(shè)計,避免因結(jié)構(gòu)需求破壞面板區(qū)域的整體屏蔽性。
-空間級射頻屏蔽配合:核磁監(jiān)護(hù)儀常與掃描室的法拉第籠配合使用,掃描室采用全封閉的銅網(wǎng)或鍍鋅鋼板構(gòu)成六面體殼體,監(jiān)護(hù)儀置于其中可隔絕外部電梯、汽車等產(chǎn)生的電磁噪聲。此外,掃描室門窗用雙層導(dǎo)電襯墊保證導(dǎo)電路徑連續(xù),通風(fēng)口采用蜂窩狀波導(dǎo)陣列,電纜接入處配備濾波器,從空間環(huán)境層面為監(jiān)護(hù)儀構(gòu)建了二次屏蔽屏障。
2.無磁元器件選型與適配技術(shù)
普通金屬元器件在強磁場中易被磁化,既會干擾核磁設(shè)備成像,也會導(dǎo)致自身工作異常,因此元器件無磁化選型是核磁監(jiān)護(hù)儀的核心設(shè)計要點。一方面,整機核心部件優(yōu)先選用鈦合金、工程塑料等無磁或低磁材料,其抗磁能力可達(dá)較高標(biāo)準(zhǔn),避免設(shè)備自身被磁化而引發(fā)故障。另一方面,針對顯示屏幕,因電容屏抗擾能力弱,核磁環(huán)境中會選用抗擾性更強的電阻屏,同時通過優(yōu)化裝配工藝,彌補電阻屏與液晶顯示器裝配后可視角度變小的缺陷。此外,設(shè)備的連接件、緊固件等小部件也均采用無磁材質(zhì),杜絕任何磁性部件引發(fā)的干擾隱患。
3.主動式信號干擾抑制技術(shù)
該技術(shù)通過算法或線圈感應(yīng)抵消等方式,主動消除或減弱已侵入信號中的干擾成分,是提升監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)精度的關(guān)鍵,尤其適用于可移動核磁監(jiān)護(hù)場景。
-多線圈協(xié)同干擾采集與抵消:部分核磁監(jiān)護(hù)系統(tǒng)會搭配專用電磁干擾檢測線圈,比如針對性設(shè)計的“戒指”型線圈可采集人體耦合的電磁干擾,再配合平面及螺線管型線圈捕捉環(huán)境中的輻射耦合干擾,共同組成參考通道。這些線圈與監(jiān)護(hù)儀的信號采集通道同步采集信號,參考通道僅收集干擾信號,隨后通過算法計算干擾信號與監(jiān)護(hù)有效信號的轉(zhuǎn)移系數(shù),從受污染的監(jiān)護(hù)信號中精準(zhǔn)減去干擾擬合值,實現(xiàn)干擾抑制。
-基于算法的信號降噪技術(shù):一是小波分解結(jié)合最小二乘法,先選取信號的特定區(qū)域數(shù)據(jù)作為校準(zhǔn)數(shù)據(jù),將受干擾信號和參考干擾信號進(jìn)行小波分解,在不同信號層級上計算轉(zhuǎn)移系數(shù),再逐層抵消干擾,避免單一層級處理導(dǎo)致有效信號丟失;二是深度學(xué)習(xí)預(yù)測降噪,通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對大量干擾特征數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,使其能精準(zhǔn)關(guān)聯(lián)感應(yīng)線圈捕捉的干擾信號與監(jiān)護(hù)信號中的干擾成分,掃描時可實時預(yù)測并剔除監(jiān)護(hù)信號中的干擾部分,該方法對復(fù)雜電磁環(huán)境下的多種干擾均有良好抑制效果。
-梯度磁場有源抵消:針對核磁監(jiān)護(hù)儀梯度磁場切換產(chǎn)生的高頻噪聲,部分配套監(jiān)護(hù)系統(tǒng)會同步采用有源抵消技術(shù),在設(shè)備外部增設(shè)反向線圈,通過閉環(huán)控制系統(tǒng)實時調(diào)節(jié)線圈電流,產(chǎn)生與梯度磁場方向相反的磁場,主動抵消梯度場外泄帶來的干擾,減少其對監(jiān)護(hù)儀信號采集的影響。