外源性脉冲电磁场干扰下的心脏起搏器“窗口效应”及防护

作     者：卢武 丁苒苒 赵文彬 黄冬 王哲铭 LU Wu;DING Ranran;ZHAO Wenbin;HUANG Dong;WANG Zheming

作者机构：上海电力大学电气工程学院上海200090 上海交通大学附属第六人民医院心内科上海200233 

出 版 物：《上海交通大学学报》 (Journal of Shanghai Jiaotong University)

年 卷 期：2022年第56卷第11期

页      面：1518-1531页

核心收录：

学科分类：080804[工学-电力电子与电力传动] 0710[理学-生物学] 0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51707113 82172068)资助项目。 

主　　题：起搏器 电磁干扰 脉冲电磁场 强场及其效应 电磁耦合窗口 

摘      要：现代电网和医疗环境中广泛存在的脉冲电磁场对起搏器佩戴者潜在的电磁干扰不容忽视,但目前缺乏对此类暂态电磁干扰发生机制和防护措施的系统研究.将猪肉组织浸入0.9%氯化钠溶液,构建起搏器术后人体等效离体模型,采用快波前特性电流模拟常见电力设备投切过程和低频脉冲式医疗设备产生的脉冲电磁场对起搏器佩戴者的影响.基于脉冲形成线理论,对脉冲电磁场在胸腔结构中的波型压缩特性进行分析.进一步通过有限元软件建立起搏器与组织结构结合的参数化生物电磁暂态模型.研究结果表明,起搏器在脉冲电磁场中会产生心电图P波尖顶、过感知等故障,通过改变囊袋中导线缠绕方式发现起搏器在电磁干扰环境下,囊袋回路存在“窗口效应.基于此发现,提出使用复合材料进行“窗口屏蔽的防护策略,并通过仿真验证该方法可将脉冲电磁场对起搏器的电磁干扰强度有效降低80 dB,初步印证了该防护措施的理论可行性.最后,为电网环境和医疗环境下起搏器佩戴者制定了安全距离.