一款新型移動CT診療車

遼寧陸平機器股份有限公司 王煜 張太林 徐鶴鵬 蘇成林

為滿足大型醫療設備的車載機動化要求，研制了一種智能載車系統平臺，安裝成為移動CT診療車。介紹了該新型移動CT診療車的系統構成及布局、系統參數和自動調平系統、減震系統、射線防護系統及智能“T-mc”程序等關鍵技術。

移動醫療裝備的應用范圍越來越廣泛，隨著社會經濟的迅速發展，生活水平的提高，人們對自身健康關注度逐漸加大。隨著科學技術的不斷進步，醫療行業對移動式醫療裝備尤其是智能化的移動醫療裝備的需求也日益突出。隨著我國軍民融合政策的大力實施和醫療裝備集成技術能力的不斷提升，國家城鎮及鄉村交通運輸道路標準的不斷提升完善，移動醫療裝備的普及成為可能。當前，以車載CT、移動醫療體檢車等為代表，移動醫療裝備逐漸延伸應用到民用領域。

本文介紹的這款新型移動CT診療車，是國內首臺64排128層全身掃描CT，是已實現移動車載化的產品。產品進行了多項創新研發：采用了一種特殊工藝多層防護X射線屏蔽廂體，真正實現了“零”輻射——0.3 μSv/h，遠低于國家標準2.5 μSv/h；自主研發的一鍵調平系統，精度可達0.05°，調平時間僅需2.5 min，達到了國內較高水平，為醫療設備檢測提供了穩定、高效的工作條件；自主研發的“T-mc”系統，作為車載系統的大腦，可將操作放線、人員疏導、環境指標監測與控制、遠程通訊等功能都集中到這個指揮中心控制。

產品主要定位是：一、大型三甲醫院托管的基層醫院，提升基層的設備水平及診斷能力。二、衛計委等建立地方性的移動救治單元，提升救治效率和救治成功率。三、應急辦等升級應急方案，提升應急能力。四、開展針對基層或偏遠地區醫護人員相關重大疾病的識別、規范化救護的教育平臺應用。五、第三方設備租賃方式，解決個別醫院患者量少不足以回收成本，但有高級臨床應用檢查需求的狀況。

研發背景及應用前景

車載CT較早出現在德國，2011年由賓茨BINZ公司和邁泰克公司將CT影像檢查與傳統救護車結合，聯合推出了名為STEMO（Stroke Emergency Mobile）的特種卒中救護車，經過為期兩年的對照試驗，結果表明使用車載CT對缺血性卒中患者溶栓比例提高了10個百分點，隨后美國也開始進行效仿和應用，目前大約有20臺車載CT進行缺血性卒中的溶栓。目前市場上在應用的產品形態主要分為：頭部及全身型。其中頭部CT是NEUROLOGICA（已被三星收購），全身CT有西門子、東芝。未來發展將以專科化為主要趨勢，在不同場景需要不同形態的產品。如車載CT應用于腦卒中移動溶栓與救治，小型、靈活，可與院內復合手術室對接；或應用于體檢等，打造功能豐富的產品；亦可應用于偏遠地區、野外等，具有更強的通過性與穩定性。

總體上看，相關產品的主要技術趨勢是數據云端傳輸、低劑量、智能化和專科化。移動性必然需要數據的云端存儲與傳輸；由于是車載環境，其屏蔽條件和效果與醫院相比會弱一些，減少被檢查者尤其是操作人員的射線輻射劑量是很重要的；人工智能在醫學尤其是醫學影像領域的應用正在高速發展，結合移動、遠程的應用場景，通過智能化平臺和軟件，無論是在提高掃描過程的效率和標準化程度，還是智能專家系統遠程的高質量診斷，都有非常重要的臨床使用需求；結合專科化應用場景，如塵肺病、卒中救治等，使用具有高效而全面的軟硬件配置的專科化移動診療裝備，是提高診療救治效果的關鍵。

在發達國家，車載移動影像服務可以定義為外包放射成像服務，應用最多的領域是神經科、心血管內科等，如移動乳腺X射線檢查、CT、MRI、PET，移動PET/CT檢查服務也正興起。發展移動影像診斷服務的主要原因是由于單個醫院無法承擔昂貴的醫療設備費用，需要外包方的幫助。在歐洲市場，移動醫療影像診斷服務普及度比較高的國家是英國、法國、意大利、西班牙等。Alliance Medical作為一家主要的移動醫療影像服務供應商，已經建立了7家移動醫療影像服務公司。例如在英國，由于等候MRI診斷的患者太多，醫院無法滿足需求。政府與AllianceMedical簽訂了外包服務合同，要求提供63.5萬人次的MRI檢查。

我國醫療資源總體不足，且分布極不均衡，移動醫療服務模式的發展為改變醫療資源的配置與醫療服務的績效以及促進衛生服務的均等化提供了一種新的理念與實踐。如基于移動醫療服務這一上下醫療機構互動的載體，將優秀的醫療技術人員和先進的醫療設備輸送到農村及邊遠地區，通過開展一些基本醫療與公共衛生及健康體檢等服務項目，實施常見病及多發病的診療、慢性病管理和健康教育等措施，能夠促進醫療資源與衛生服務模式的有效整合，并對有效解決看病難與看病貴等問題產生積極的影響。近年來國家投巨資用于加強醫療衛生領域的基礎建設，尤其是基層能力建設，這也大大刺激了包括醫療體檢用車在內的醫療車的需求，同時給醫療車生產企業帶來了不小的發展空間。

系統構成及內外設備布局

移動CT診療車由運載系統、廂體射線防護系統、環控系統、電控系統4大系統組成，系統構成見圖1。運載系統由自動調平系統、減震平臺、某品牌底盤、升降平臺等組成，其中，自動調平系統和減震平臺是項目中的關鍵技術，自動調平系統提供高精度的水平精度和作業穩定性，減震平臺則有效保障CT設備的運載和作業安全。廂體射線防護系統是由大板式車廂、鉛板、鉛玻璃等組成，作為整個系統的主要載體，提供CT設備作業環境。環控系統由頂置空調、排風換氣扇、除濕機等組成，為系統提供穩定的溫濕環境。電控系統包由供配電系統及自動調平系統、人機交互系統、通訊系統及中控系統等組成。

1.外部布局

移動CT診療車采用某品牌系列底盤作為承載平臺，該底盤下部加裝可伸縮水平調節的專用調平支腿，單支腿額定載荷10t，具備自動調平系統，可以適用不同路面條件，移動CT診療車外觀見圖2，具體布置如下：

a.廂體頂部設置頂置空調、換氣扇，對車內溫濕度進行調節、控制；

b.廂體前部左、右側設置發電機工作門及百葉窗，用于對車載發電機進行操作、監控、維修、保養等常規操作；

c.后部左側設置工作門，下部設置翻轉梯，便于醫務人員、自行病患出入操作區、診療區；

d.廂體中部左、右側設置CT維修門，方便維護人員對CT設備進行維修；

e.廂體后部設置擔架病患出入門，下方的底盤車架上設置液壓尾板升降平臺，方便擔架病患乘升降平臺出入診療區進行檢查。

廂體下部左、右側各設置5個裙邊箱，采用上翻式結構形式。左側裙邊箱用于儲存附件、折疊擔架及隨車工具等設備；右側裙邊箱設置配電機柜，為整車提供外接網絡、電源接口，進行整車供配電控制；尾部裙邊箱內設置控制盒，用于操控液壓尾板升降平臺。

圖1 系統構成

圖2 移動CT診療車外觀

2.內部布局

依據CT診療車的主要功能、性能及醫學操作要求，移動CT診療車進行了一廂三室設計，前室為電源保障區，中室為CT診療區，后室為醫務操作區。

2.1 電源保障區

電源保障區是車載發電機的安裝區域，內置額定功率65kW柴油發電機組，用于駐車時沒有外接電源情況下為整車供電。電源保障區左右設計工作門，便于發電機的日常操作、檢修和維護，門上設計通風窗用于區域的散熱。整個區域采取隔振降噪措施，區域車架為獨立結構，內壁為吸音棉外設多孔吸引板結構，降低區域噪聲對系統的影響。

2.2 CT診療區

CT診療區主要安裝CT診療設備，包括CT掃描主機、CT掃描床等，在設備附近設置電源、網絡插座等。頂部設置照明燈、頂置空調、換氣扇等，提供照明及調節CT診療區溫濕度。在右側設有附件柜，用于存儲檢查設備及相應附件、耗材。內部布局見圖3。

2.3 醫務操作區

該區域是醫護人員作業的場所，寬大的空間足以滿足2名醫護工作，亦可一對一對病患進行交流、心理指導。車廂內右側位置設置一排設備柜，用于存放各類設備附件；設有L型操作臺，下部安裝CT檢查設備控制主機。在左壁設置觸摸屏，用于控制及顯示整車溫濕度。操作人員通過間壁及活動門上的鉛玻璃窗觀察檢查人員并進行相應操作。內部布局見圖4。

圖3 CT診療區

3. 系統參數

3.1 運載系統

底盤配備某品牌技術發動機MC07.31-50，前少后曼技術空氣懸架，最大扭矩為1230Nm，最大總質量可達26000kg，可靠性、省油性能較好；高度駕駛室，配備了氣囊座椅，顛簸路況時能夠有效保障乘客的舒適性；變速箱帶有氣動助力換擋功能，使整個換擋過程更加順暢；后懸采用ECAS空氣懸架，保證了整車的穩定性，提升車輛的操控性，保證底盤零部件的耐用性，不僅能在惡劣路況下有效過濾大小顛簸，還能在必要的時候快速調節底盤高度以提升通過性。

自動調平系統工作時間僅需2.5min（落地檢測和調平），調平精度可達2′～8′，能夠具有手動、自動兩種操作模式，能夠滿足環境溫度-41℃～+55℃使用要求。

升降平臺采用五缸結構，靠增壓缸實現自動低頭、抬頭功能；平臺升降高度為1500mm，最大承載質量1500kg，系統最大工作壓力為18MPa，負載上升速度≥60mm/s，負載下降速度≤120mm/s。

3.2 NeuViz Prime CT

移動式CT醫療車配備了國際領先的某品牌CT，見圖5。該設備具有高轉速、高設計精度、高端用材、高效采集的特點，圖像噪聲不大于0.3 5%，中心劑量不大于4 0 m G y，轉一圈為0.259s。掃描床水平移動范圍大于1770mm，大于0.4s的掃描時間偏差不超過±10%，其余的偏差為不超過±20%。強大的球管性能，能夠滿足大量患者流通量需求，更大程度發揮設備價值；無需預熱球管，一鍵式工作流程，為急診爭取寶貴時間，提高工作效率。高分辨率成像，為疾病早發現、早診斷帶來幫助，并避免漏診誤診。能譜CT，提供從解剖成像到功能成像的全方位臨床應用，全面提高放射科價值；低劑量成像，結合多模型、多領域迭代算法及個性化劑量控制方案，實現高清低劑量成像等特點。

3.3 高性能射線防護型車載廂體

廂體采用滿足GJB 6109-2007《軍用方艙通用規范》標準的大板結構，廂體總外形尺寸（長×寬×高）：9400 mm×2500 mm×2300mm，發電保障區內部尺寸（長×寬×高）：1428mm×2341mm×2148mm；CT診療區（長×寬×高）：5800 mm×2330 mm×2148mm；醫務操作區內部尺寸（長×寬×高）：1920mm×2341mm×2148mm。大板采用復合板粘接形式，內、外蒙皮為防銹鋁合金板面，中間夾層為硬質聚氨酯泡沬夾芯層和鋁合金型材筋梁，結合4mm鉛板和4mm鉛當量的玻璃窗形成防護，車廂內操作區域輻射劑量＜0.5μ Sv/h。

圖5 NeuViz Prime CT

3.4 環境控制系統

CT等醫療設備對工作環境條件的要求非常嚴格，工作環境溫度（1 8～2 4）℃，濕度30%～60%。為滿足設備的工作要求，針對本CT診療車，專門研發了一款大功率行車、駐車兩用溫度濕度調節系統。溫控系統結合車內及車外溫度濕度等數據，當外部環境溫度及濕度都優于車內環境時，控制系統將空調模式設置為外循環模式，并開啟車內換氣模式；當外部環境及濕度都不滿足車內CT及其他設備工作環境條件時，控制系統將空調模式設置為內循環模式，并關閉車內換氣模式。車內溫度控制采用PID算法控制，可以恒定控制車內溫度、濕度等環境參數，保障CT設備穩定運行。

3.5 智能化操作控制系統

整個系統實施智能化集成控制，具備實時信息采集功能，操控系統畫面見圖6。集成控制系統通過儀表及傳感檢測被控對象參數（車內溫度、濕度、供電電源電壓、車內空調設定溫度及設定模式、車外溫度、濕度、氣壓、海拔高度等），再經過信號變換和模/數、數/模轉換，將參數轉換為相應的數字量，并通過TCP/IP網絡連接至觸摸控制屏上，通過觸摸屏實時直觀反饋顯示以上所有數據。集成控制系統通過對車內設備的技術整合、功能整合、數據整合、模式整合、業務整合等技術手段，將各個分離的空調、排風及傳感器等要素集成到相互關聯的、統一和協調的系統之中，使系統整體的功能、性能符合使用要求，使資源達到充分共享，實現對CT車內所有電氣設備的集中、高效、便利的管理。

系統關鍵技術設計

移動CT診療車中采用了國內先進領域的自動調平系統、減震系統、射線防護系統及智能“T-mc”程序。

1.自動調平系統

整車配備LPZTP系列自動調平系統，用于各種地域的自動調平。系統主要由機械支撐傳動系統和水平測量控制系統組成，采用機電式四點支撐結構，調平時自動伸縮四條支腿支撐載體，通過PLC控制使系統有效、準確、可靠運行，保證調平載體水平穩定，自動調平系統原理見圖7。支腿采用梯形螺紋絲杠傳動，具有承載能力強、機械效率高、自鎖性能可靠等特點。系統采用韓國麥克比恩伺服電機驅動，由精密行星減速機與一級齒輪變速箱帶動絲杠轉動，通過傾角傳感器及西門子PLC控制支腿伸縮。在調平過程中，PLC精確地將傾角傳感器的訊號轉達為指令，控制單腿動作，且支腿伸縮速度可控，實現了對平臺的精密調平。系統控制部分采用5U標準機柜插箱安裝形式，外形美觀，操作人性化，易于集中控制。

高水平自動化設計，一鍵式操作，實現4條支腿同時伸出、支腿著地檢測、自動調平全過程，有效地防止了誤動作并可以提高系統的工作效率。同時當設備停放一段時間后，局部支腿下沉，水平度如有變化（此時撐腿仍然處于承重狀態），按下調平鍵就可對車體進行二次調平，系統會自動跳過支腿伸出和著地檢測的過程。系統具有支腿落地自動檢測、支腿行程限位和過載自動保護、狀態監控顯示，調平速度快，撤收時間短；可靠性高、維修性好、剛性鎖定、環境適應能力強。

2.減震系統

減震系統主要考慮CT診療車在移動的過程對CT設備進行有效保護，防止在運輸過程中受到沖擊、震動的損傷。模擬運輸條件，行車速度（40～60）km/h，CT設備質量1800kg，沖擊加速度響應不大于9.8m/s2。受公路運輸隨機振動按GJB 150-16，功率譜密度值-頻率圖見圖8。

沖擊11ms速度為（40～60）km/h時沖擊加速度≤3.5 g，11ms的振動與沖擊加速度響應不大于9.8m/s2，分析見圖9。

通過軟件的分析、計算，并與廠家聯合研發，定制了10Hz金屬橡膠減震器，制成CT設備安裝平臺，能夠滿足CT設備的車載使用要求。

3.防護型廂體結構

傳統的醫院內的X射線診室墻體要有大于240mm的實心磚墻，再加上2mm鉛當量的鋇水泥制作防護，觀察窗均有4mm鉛當量的防護能力，鉛防護門內襯2mm厚度的鉛板。作為車載X射線診室，不能設計成混凝土、鋼筋結構，設計時在廂體鋁質聚氨酯復合大板內附加4mm厚度的鉛板，4mm鉛當量的觀察窗，重點考慮阻止原發射線的主防護屏蔽的同時，阻止散漏射線的副防護屏蔽。考慮將鉛板嵌入復合板內結構，通過進口環氧雙組份膠與多壁板高溫粘接，采用海洋板加固，可有效保障防震及可靠性能。壁板結構示意見圖10。

圖6 操控系統畫面

圖7 自動調平系統原理

對于安裝孔、工藝孔等位置，結構上采取二次防護措施，如在釘孔外側鋪（2～4）mm的鉛板保護。設計過程中，著重考慮間壁及活動門的防護，鉛板加持與壁板采用雙面防護設計結構，盡可能減少防護板間的距離，增大門體與壁板的重疊面積，保證周邊重疊面與縫隙面差比3～5倍，有效衰減射線散射量。設計、制作專用的轉運、翻板工裝，用于壁板的粘接及轉運，有效避免超重壁板的轉運破壞。

4.智能“T-mc”系統

智能“T-mc”程序是專門為醫療車產品自主研發的一門系統程序，原理框圖見圖11。主要包括：供配電系統（Power supply and distribution system）、自動調平系統（Automatic leveling system,ALS）、中控系統（Central control system）、人機交互系統（Human machine interface,HMI）及信號系統（Signal system）。

4.1 供配電系統

系統提供了整車電源的輸入接口、輸出接口、輸出過載保護、防雷防浪涌保護、電源輸入信號指示及電源輸入互鎖保護等功能，系統接口見圖12。

a.電源輸入接口設計：為方便車輛移動需求，整車的電源輸入接口采用軍用航空防水連接器，連接后機械鎖死，牢固可靠，分脫時只需旋轉卡扣即可分離。

b.電源輸出過載保護設計：通過對整車電源用電設備的計算，選用與用電設備適配的過載漏電保護器，可以有效保證車內的用電安全。

c.電源輸入信號指示設計：通過內部電路判斷輸入電源類型，對輸入電源的判斷可以有效控制不同設備的供電情況。

d.電源輸入互鎖保護設計：當同時連接市電電源及發電機電源時，系統自動判斷并斷開輸入電源，防止輸入電源間的相間短路。

4.2 自動調平系統

自動調平系統可以在凹凸及傾斜地面上，將車輛快速支撐并調平，進入工作狀態。系統的支腿采用梯形螺紋絲杠傳動，特點是承載能力強，機械效率高，自鎖性能可靠。系統使用伺服電機作為支腿的驅動，由精密行星減速機與一級齒輪變速箱帶動絲杠轉動，通過傾角傳感器及控制器來控制支腿的伸縮。在調平過程中，控制器可以精確地將傾角傳感器的訊號轉達為指令，控制單腿動作，且支腿伸縮速度可控，實現對車體的精密調平。

圖8 頻率/功率密度值圖

圖9 振動沖擊分析圖

圖10 壁板結構

4.3 中控系統

中控系統是整車的控制核心，負責整車的信息采集及執行人機交互指令。車上所有傳感器信息及執行部件受控端都集成在中控系統中，實現整車設備所有參數的集成顯示，執行部件的集成控制。內部程序遵照專家控制系統原則設計，可以自行判斷并選擇最優執行方案實現車內參數信息的控制，例如：對溫濕度環境的控制可以讓對溫濕度環境敏感的設備正常穩定工作；對車內空氣質量檢測并自動打開通風換氣可以保護車內醫護人員的身體健康等。中控系統內部集成網絡端口，可以通過4G/5G實現對車內信息的遠程監控。

4.4 人機交互系統

人機交互系統是中控系統的外部顯示界面，系統使用一體式觸摸屏實現對車內信息的集成顯示和控制。加入聲音采集模塊、人臉識別模塊、紅外感應模塊實現人機互動。

圖11 智能“T-mc”系統

5. 升降平臺

為便于重癥病患上車檢查，或CT設備大型配件維修，設計升降平臺，采用液壓尾板結構形式。升降平臺主要由舉升油缸、關門油缸、增壓油缸、主尾板、折疊尾板、旋轉支架、支架、連接座等部件所組成，升降平臺見圖13。

升降平臺安裝在診療車的尾部，以車載蓄電池為動力的液壓起重裝置。升降臺快速、安全、高效的特點，可以大幅度減少重癥病患轉移時間，通過側面的操作箱，控制平臺的舉升和下降，可以輕松實現重癥擔架或急診床的上下轉移；避免了人員扛背重患對其造成二次傷害，節省了人力又提高了安全性。

升降平臺嚴格遵照國家車用起重尾板標準QC/T 699-2004進行設計，最大承載能力為1500kg。平臺展開尺寸（寬×長）：2400 mm×2500 mm，平臺收攏尺寸（寬×長）：2400 mm×1800 mm，可以實現急診病床和兩名陪同人員同時乘坐升降。

圖12 供配電系統接口

圖13 升降平臺

產品應用情況

移動CT診療車已經被各省市級醫院以及體檢醫療機構采購使用，日檢驗量高達150～200人次，受到國內外醫院和體檢機構的廣泛關注，該產品的應用填補了國內移動式全身CT領域的空白，市場反響良好，吸引了大量國內外客戶提出該類產品的需求意愿。

在新冠肺炎疫情期間，該車已經投入疫區使用，可以快速有效地對新型冠狀病毒感染的肺炎疑似病例進行肺部CT篩查和專業化的分析診斷，并可通過網絡和大數據實現網上閱片、遠程診斷和分析研判，極大地緩解了疫區醫院影像室和影像醫師資源緊張情況，減少患者就診時間、降低交叉感染幾率。

疫情期間，山東泰安的移動CT診療車便連續趕赴東平、肥城、寧陽、新泰等地進行移動篩查，為當地12名新冠病毒疑似患者、數十名發熱患者進行篩查，最終確認患者2例；平安體檢公司的移動CT診療車從東軟醫療公司緊急赴湖北省人民醫院進行疫情篩查；為新冠肺炎疫情緊急定制的移動CT診療車馳援四川綿陽404醫院；按照遼寧省疫情防控領導小組的統籌部署和征調安排，移動CT診療車隨行遼寧國家緊急醫學救援隊—中國醫科大學附屬第一醫院醫療隊出發馳援武漢，為防疫工作做出了極大的貢獻。

結語

移動CT 診療車的成功研制，打破大型醫療設備必須到醫院檢查的傳統，拓展了應急就醫新領域。大大助力國家“健康中國”和“分級診療”政策的落地，同時對應急救災、國防建設、野戰救護等也有非常重大的意義，有利于提升我國移動醫療衛生裝備的科技水平，為我國此次新冠病毒疫情阻擊戰作出了較大貢獻。