一種基于X射線成像系統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的研究

張軍

（北京東方惠爾圖像技術(shù)有限公司，北京100176）

一種基于X射線成像系統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的研究

張軍

（北京東方惠爾圖像技術(shù)有限公司，北京100176）

G形臂X射線成像系統(tǒng)（以下簡稱“G形臂”）集移動(dòng)性G形臂與X線成像系統(tǒng)于一身，是一種基于X射線成像系統(tǒng)的新醫(yī)療設(shè)備技術(shù)，填補(bǔ)了國內(nèi)同類產(chǎn)品空白，順應(yīng)我國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。G形臂相較于傳統(tǒng)C形臂X射線成像系統(tǒng)，因其獨(dú)特的設(shè)計(jì)、工藝、創(chuàng)新，應(yīng)用于手術(shù)，具有精度高、風(fēng)險(xiǎn)相對低、手術(shù)時(shí)間短、出血少、麻醉需求量少、感染發(fā)生機(jī)率較低等優(yōu)點(diǎn)，具有不可比擬的臨床優(yōu)勢。

G形臂；X射線成像系統(tǒng)；醫(yī)療設(shè)備技術(shù)

X線成像系統(tǒng)廣泛運(yùn)用于臨床，是醫(yī)院基本診療工具之一，但隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)步，傳統(tǒng)G形臂X線成像系統(tǒng)已不能滿足醫(yī)療機(jī)構(gòu)與患者對診療活動(dòng)質(zhì)量需求。本次研究就一種新型G形臂X線成像系統(tǒng)進(jìn)行研究，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 背景

1.1 順應(yīng)我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向

人類自邁入21世紀(jì)以來，計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域吸收有益的技術(shù)、理論，其診斷、治療模式已發(fā)生翻天覆地的變化，以經(jīng)驗(yàn)主導(dǎo)模式醫(yī)療模式逐漸被科學(xué)、精確的數(shù)字化模式所替代。醫(yī)學(xué)影像學(xué)作為醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域新興學(xué)科，在以上背景下，順應(yīng)時(shí)代的潮流與發(fā)展趨勢，也在不斷探索、創(chuàng)新、完善中快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)設(shè)備邁向數(shù)字化、信息化。

2013年初，為貫徹落實(shí)《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》、《中共中央國務(wù)院關(guān)于深化科技體制改革加快國家創(chuàng)新體系建設(shè)的意見（中發(fā)［2012］6號）》和《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》，引導(dǎo)創(chuàng)新主體行為，指導(dǎo)全社會加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力建設(shè)，加快推進(jìn)創(chuàng)新型國家建設(shè)，國務(wù)院發(fā)布了“十二五”國家自主創(chuàng)新能力建設(shè)規(guī)劃，將“高性能醫(yī)學(xué)診療設(shè)備”作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力建設(shè)重點(diǎn)［1］。醫(yī)療影像診斷設(shè)備產(chǎn)業(yè)已成為我國裝備工業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的重要突破口。

1.2 X射線成像設(shè)備發(fā)展應(yīng)用

X射線自發(fā)現(xiàn)并運(yùn)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已逾百年，于診療中發(fā)揮重要的作用，挽救了無數(shù)的生命。隨著有關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，X射線成像系統(tǒng)也從不斷推陳出新，歷經(jīng)電子管時(shí)代、集成塊時(shí)代、計(jì)算機(jī)時(shí)代，現(xiàn)已進(jìn)入數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)時(shí)代［2］。X射線技術(shù)因其獨(dú)特的效用、相對廉價(jià)的成本，可適用于骨科、消化科、婦科、外科及手術(shù)室等諸多領(lǐng)域，X射線影像設(shè)備也成為醫(yī)療機(jī)構(gòu)最重要的醫(yī)療影像設(shè)備之一，掌握X射線設(shè)備操作、具備信息分析處理能力成為有關(guān)醫(yī)師基本職業(yè)技能之一。

X光機(jī)是X射線圖像系統(tǒng)基本設(shè)備之一，廣泛采用C型機(jī)架如目前廣泛應(yīng)用于臨床診療的骨科數(shù)字化X射線成像設(shè)備，后者可應(yīng)用于各種手術(shù)造影、攝影工作，其工作原理為通過C形臂一個(gè)端口發(fā)射X射線，利用X線透射能力，穿透人體，形成圖像被位于C形臂另一端X射線接收轉(zhuǎn)換裝置接收、處理、分析，通過成像系統(tǒng)后呈現(xiàn)出來，以供醫(yī)師參考。C形臂X線成像系統(tǒng)已有較長的應(yīng)用歷史，目前被廣泛應(yīng)用于臨床手術(shù)，但因受時(shí)代技術(shù)、理念所限，其精確定位能力相對不足，已不能滿足手術(shù)精確定位的要求，增加了手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。

2 G形臂X射線成像設(shè)備特點(diǎn)、用途與優(yōu)勢

2.1 G形臂X射線成像設(shè)備特點(diǎn)與優(yōu)勢

移動(dòng)式G形臂設(shè)計(jì)科學(xué)，運(yùn)用兩套X射線成像裝置，可從兩個(gè)相互垂直的方向發(fā)射經(jīng)計(jì)算機(jī)圖像處理的X射線，對目標(biāo)區(qū)域同時(shí)進(jìn)行垂直二維成像，實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)區(qū)域二維X線圖像，實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)區(qū)域的定位觀測，并通過影像系統(tǒng)反饋于輸出裝置供醫(yī)師閱覽，實(shí)現(xiàn)定位，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作。為現(xiàn)代手術(shù)的開展提供了保障。

G形臂相較于C形臂，其定位性、實(shí)時(shí)性，適應(yīng)性較強(qiáng)，可有效減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。G形臂針對部分需要精確定位、掃描區(qū)域不規(guī)則、曝光時(shí)間長的手術(shù)，效果較好，實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位可有效縮短手術(shù)時(shí)間、提高操作精準(zhǔn)度，從而減少出血、麻醉劑量，降低感染發(fā)生機(jī)率，全面降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提高治療與康復(fù)效果。

2.2 G形臂來源及用途

“移動(dòng)式G形臂”是北京某公司自主研發(fā)的高端影像設(shè)備，該產(chǎn)品擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。該產(chǎn)品通過雙平面X光實(shí)時(shí)成像技術(shù)可實(shí)現(xiàn)雙平面X光實(shí)時(shí)成像，通過G形臂膀、X光圖像處理技術(shù)、激光定位技術(shù)可實(shí)現(xiàn)快捷、精確的定位操作。G形臂因其獨(dú)特的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于需要精確定位實(shí)時(shí)監(jiān)控的外科手術(shù)，如創(chuàng)傷骨科盆股、骨頸等不規(guī)則骨的復(fù)雜手術(shù)，脊柱微創(chuàng)手術(shù)如椎間盤消融、椎弓根神經(jīng)消融（疼痛科），骨科矯形手術(shù)，脊柱開放手術(shù)等。

3 G形臂創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 理論創(chuàng)新

C形臂X線影像系統(tǒng)其發(fā)射軌道上只有一個(gè)X線發(fā)射器，僅能從一個(gè)平面發(fā)X射線透射目標(biāo)區(qū)域，后經(jīng)X線影像系統(tǒng)接受、處理、轉(zhuǎn)換、分析、顯示于輸出裝置上，一個(gè)平面無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，如此短距離透射X線粒子變化以目前的技術(shù)水平還無法成為定位依據(jù)，醫(yī)師若需獲取另一個(gè)方向上的圖像信息，需要轉(zhuǎn)動(dòng)患者軀體。G形臂其軌道上配置2套影像系統(tǒng)，相較于C形臂可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平面同時(shí)透射，獲取征象后實(shí)現(xiàn)定位。

3.2 應(yīng)用創(chuàng)新

傳統(tǒng)C形臂X射線成像系統(tǒng)可應(yīng)用于骨科、外科、心臟、腰椎等，而G形臂還可適用于神經(jīng)外科。神經(jīng)外科涉及人體神經(jīng)系統(tǒng)，病變位置較敏感，C形臂X線通常為神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤、畸形等病變診斷工具，但因其精確實(shí)時(shí)定位操作性差，無法應(yīng)對手術(shù)難度較高的神經(jīng)外科，而G形臂卻能滿足神經(jīng)外科手術(shù)臨床需要。

3.3 技術(shù)創(chuàng)新

G形臂系統(tǒng)相較于C形系統(tǒng)其技術(shù)創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①準(zhǔn)備時(shí)間短，C形臂受技術(shù)、設(shè)計(jì)、工作原理所限，于手術(shù)之中為獲取目標(biāo)區(qū)域信息，需不斷調(diào)整設(shè)備以實(shí)現(xiàn)定位，據(jù)統(tǒng)計(jì)消耗時(shí)間一般為20分鐘，眾所周知，手術(shù)時(shí)間越長，傷口暴露時(shí)間越長，對患者耐受要求越高，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)越大。G形臂因可移動(dòng)式的軌道、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、激光等技術(shù)優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)定位，于手術(shù)中可無需調(diào)整，一次定位操作便可滿足需要，消耗時(shí)間一般為2分鐘。②輻射時(shí)間短，人體損傷小，C形臂因其精準(zhǔn)定位缺陷，長時(shí)間定位準(zhǔn)備、X線發(fā)射、信息處理與反饋均延長了患者與醫(yī)師受輻射時(shí)間，易給患者與醫(yī)師造成長遠(yuǎn)不良影響，C形臂一般輻射危害30秒，而G形臂射線輻射危害時(shí)間為2秒。③圖像實(shí)時(shí)性高，C形臂其幀頻為2-12幀/秒，G形臂因運(yùn)用先進(jìn)的影像系統(tǒng)，其幀頻為25幀/秒，保證圖像實(shí)時(shí)性，有效的保障了信息質(zhì)量。④處理高效，C形臂采用膠片記錄模擬信號，醫(yī)學(xué)圖像處理、存儲和傳輸都受到很大的限制，而G型臂系統(tǒng)配置全數(shù)字系統(tǒng)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像的采集、存儲、處理、傳輸［3］。

4 小結(jié)

G形臂相較于C形臂X線影像系統(tǒng)，因其獨(dú)特的理念、設(shè)計(jì)、工藝、創(chuàng)新，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)實(shí)時(shí)定位，保障手術(shù)安全；因操作、透射時(shí)間短，幀頻高，可減少對操作人員、患者輻射傷害，保證圖像質(zhì)量。

［1］張武康，郭立宏，孫婷.戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)因及模式選擇研究［J］.科技管理研究，2013，4（24）：15-20.

［2］劉建新，袁衛(wèi)英，蘇磊.基于無線傳輸?shù)臄?shù)字X射線成像與處理系統(tǒng)的研究與框架構(gòu)建［J］.中國醫(yī)學(xué)裝備，2013，9（01）：19-22.

［3］楊曉清.手術(shù)室使用C型臂X線機(jī)電離輻射的防護(hù)措施［J］.常州實(shí)用醫(yī)學(xué)，2013，29（02）：33-34.

A Study of X-ray Imaging System Based on the Technology of Medical Equipment

ZHANG Jun
(Beijing East Whale Image Technology Co.Ltd.,Beijing100176,China)

G-arm X-ray imaging system(hereinafter referred to as"G-arm")set G-arm mobility and X-ray imaging systems in one,is a new medical device technologies based on X-ray imaging system,to fill the gaps of similar products,conform to the development direction of China's strategic emerging industries.G-arm compared to the traditional C-arm X-ray imaging system,because of its unique design,technology,innovation,applied to surgery,with high accuracy,relatively low-risk, shorter operative time,less bleeding,less demand for anesthesia,infection advantage of the lower probability of occurrence of such clinical advantages incomparable.

G-Arm;X-ray Imaging System;Medical Device Technology

R445.3;R197.39

A

10.3969/j.issn.1001-0270.2014.04.22

2014-03-03