一種基于X射線成像系統醫療設備技術的研究

張軍

（北京東方惠爾圖像技術有限公司，北京100176）

一種基于X射線成像系統醫療設備技術的研究

張軍

（北京東方惠爾圖像技術有限公司，北京100176）

G形臂X射線成像系統（以下簡稱“G形臂”）集移動性G形臂與X線成像系統于一身，是一種基于X射線成像系統的新醫療設備技術，填補了國內同類產品空白，順應我國戰略新興產業發展方向。G形臂相較于傳統C形臂X射線成像系統，因其獨特的設計、工藝、創新，應用于手術，具有精度高、風險相對低、手術時間短、出血少、麻醉需求量少、感染發生機率較低等優點，具有不可比擬的臨床優勢。

G形臂；X射線成像系統；醫療設備技術

X線成像系統廣泛運用于臨床，是醫院基本診療工具之一，但隨著社會的不斷發展進步，傳統G形臂X線成像系統已不能滿足醫療機構與患者對診療活動質量需求。本次研究就一種新型G形臂X線成像系統進行研究，現報道如下。

1 背景

1.1 順應我國戰略性新興產業發展方向

人類自邁入21世紀以來，計算機及信息技術的飛速發展，醫學領域吸收有益的技術、理論，其診斷、治療模式已發生翻天覆地的變化，以經驗主導模式醫療模式逐漸被科學、精確的數字化模式所替代。醫學影像學作為醫學診斷領域新興學科，在以上背景下，順應時代的潮流與發展趨勢，也在不斷探索、創新、完善中快速發展，相關技術設備邁向數字化、信息化。

2013年初，為貫徹落實《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》、《中共中央國務院關于深化科技體制改革加快國家創新體系建設的意見（中發［2012］6號）》和《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》，引導創新主體行為，指導全社會加強自主創新能力建設，加快推進創新型國家建設，國務院發布了“十二五”國家自主創新能力建設規劃，將“高性能醫學診療設備”作為戰略性新興產業創新能力建設重點［1］。醫療影像診斷設備產業已成為我國裝備工業實現轉型升級的重要突破口。

1.2 X射線成像設備發展應用

X射線自發現并運用于醫學領域已逾百年，于診療中發揮重要的作用，挽救了無數的生命。隨著有關技術的飛速發展，X射線成像系統也從不斷推陳出新，歷經電子管時代、集成塊時代、計算機時代，現已進入數字化網絡時代［2］。X射線技術因其獨特的效用、相對廉價的成本，可適用于骨科、消化科、婦科、外科及手術室等諸多領域，X射線影像設備也成為醫療機構最重要的醫療影像設備之一，掌握X射線設備操作、具備信息分析處理能力成為有關醫師基本職業技能之一。

X光機是X射線圖像系統基本設備之一，廣泛采用C型機架如目前廣泛應用于臨床診療的骨科數字化X射線成像設備，后者可應用于各種手術造影、攝影工作，其工作原理為通過C形臂一個端口發射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射線接收轉換裝置接收、處理、分析，通過成像系統后呈現出來，以供醫師參考。C形臂X線成像系統已有較長的應用歷史，目前被廣泛應用于臨床手術，但因受時代技術、理念所限，其精確定位能力相對不足，已不能滿足手術精確定位的要求，增加了手術的風險。

2 G形臂X射線成像設備特點、用途與優勢

2.1 G形臂X射線成像設備特點與優勢

移動式G形臂設計科學，運用兩套X射線成像裝置，可從兩個相互垂直的方向發射經計算機圖像處理的X射線，對目標區域同時進行垂直二維成像，實時獲取目標區域二維X線圖像，實現了對目標區域的定位觀測，并通過影像系統反饋于輸出裝置供醫師閱覽，實現定位，實現實時操作。為現代手術的開展提供了保障。

G形臂相較于C形臂，其定位性、實時性，適應性較強，可有效減少手術風險。G形臂針對部分需要精確定位、掃描區域不規則、曝光時間長的手術，效果較好，實時精準定位可有效縮短手術時間、提高操作精準度，從而減少出血、麻醉劑量，降低感染發生機率，全面降低手術風險，提高治療與康復效果。

2.2 G形臂來源及用途

“移動式G形臂”是北京某公司自主研發的高端影像設備，該產品擁有完全自主知識產權。該產品通過雙平面X光實時成像技術可實現雙平面X光實時成像，通過G形臂膀、X光圖像處理技術、激光定位技術可實現快捷、精確的定位操作。G形臂因其獨特的優勢，被廣泛應用于需要精確定位實時監控的外科手術，如創傷骨科盆股、骨頸等不規則骨的復雜手術，脊柱微創手術如椎間盤消融、椎弓根神經消融（疼痛科），骨科矯形手術，脊柱開放手術等。

3 G形臂創新點

3.1 理論創新

C形臂X線影像系統其發射軌道上只有一個X線發射器，僅能從一個平面發X射線透射目標區域，后經X線影像系統接受、處理、轉換、分析、顯示于輸出裝置上，一個平面無法實現實時定位，如此短距離透射X線粒子變化以目前的技術水平還無法成為定位依據，醫師若需獲取另一個方向上的圖像信息，需要轉動患者軀體。G形臂其軌道上配置2套影像系統，相較于C形臂可實現兩個平面同時透射，獲取征象后實現定位。

3.2 應用創新

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

3.3 技術創新

G形臂系統相較于C形系統其技術創新主要表現在以下幾個方面：①準備時間短，C形臂受技術、設計、工作原理所限，于手術之中為獲取目標區域信息，需不斷調整設備以實現定位，據統計消耗時間一般為20分鐘，眾所周知，手術時間越長，傷口暴露時間越長，對患者耐受要求越高，手術風險越大。G形臂因可移動式的軌道、計算機處理系統、激光等技術優勢，可實現快速、精準、實時定位，于手術中可無需調整，一次定位操作便可滿足需要，消耗時間一般為2分鐘。②輻射時間短，人體損傷小，C形臂因其精準定位缺陷，長時間定位準備、X線發射、信息處理與反饋均延長了患者與醫師受輻射時間，易給患者與醫師造成長遠不良影響，C形臂一般輻射危害30秒，而G形臂射線輻射危害時間為2秒。③圖像實時性高，C形臂其幀頻為2-12幀/秒，G形臂因運用先進的影像系統，其幀頻為25幀/秒，保證圖像實時性，有效的保障了信息質量。④處理高效，C形臂采用膠片記錄模擬信號，醫學圖像處理、存儲和傳輸都受到很大的限制，而G型臂系統配置全數字系統，應用計算機實現醫學圖像的采集、存儲、處理、傳輸［3］。

4 小結

G形臂相較于C形臂X線影像系統，因其獨特的理念、設計、工藝、創新，可實現精準實時定位，保障手術安全；因操作、透射時間短，幀頻高，可減少對操作人員、患者輻射傷害，保證圖像質量。

［1］張武康，郭立宏，孫婷.戰略性新興產業發展動因及模式選擇研究［J］.科技管理研究，2013，4（24）：15-20.

［2］劉建新，袁衛英，蘇磊.基于無線傳輸的數字X射線成像與處理系統的研究與框架構建［J］.中國醫學裝備，2013，9（01）：19-22.

［3］楊曉清.手術室使用C型臂X線機電離輻射的防護措施［J］.常州實用醫學，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