一种基于X射线成像系统医疗设备技术的研究

张军

（北京东方惠尔图像技术有限公司，北京100176）

一种基于X射线成像系统医疗设备技术的研究

张军

（北京东方惠尔图像技术有限公司，北京100176）

G形臂X射线成像系统（以下简称“G形臂”）集移动性G形臂与X线成像系统于一身，是一种基于X射线成像系统的新医疗设备技术，填补了国内同类产品空白，顺应我国战略新兴产业发展方向。G形臂相较于传统C形臂X射线成像系统，因其独特的设计、工艺、创新，应用于手术，具有精度高、风险相对低、手术时间短、出血少、麻醉需求量少、感染发生机率较低等优点，具有不可比拟的临床优势。

G形臂；X射线成像系统；医疗设备技术

X线成像系统广泛运用于临床，是医院基本诊疗工具之一，但随着社会的不断发展进步，传统G形臂X线成像系统已不能满足医疗机构与患者对诊疗活动质量需求。本次研究就一种新型G形臂X线成像系统进行研究，现报道如下。

1 背景

1.1 顺应我国战略性新兴产业发展方向

人类自迈入21世纪以来，计算机及信息技术的飞速发展，医学领域吸收有益的技术、理论，其诊断、治疗模式已发生翻天覆地的变化，以经验主导模式医疗模式逐渐被科学、精确的数字化模式所替代。医学影像学作为医学诊断领域新兴学科，在以上背景下，顺应时代的潮流与发展趋势，也在不断探索、创新、完善中快速发展，相关技术设备迈向数字化、信息化。

2013年初，为贯彻落实《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》、《中共中央国务院关于深化科技体制改革加快国家创新体系建设的意见（中发［2012］6号）》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，引导创新主体行为，指导全社会加强自主创新能力建设，加快推进创新型国家建设，国务院发布了“十二五”国家自主创新能力建设规划，将“高性能医学诊疗设备”作为战略性新兴产业创新能力建设重点［1］。医疗影像诊断设备产业已成为我国装备工业实现转型升级的重要突破口。

1.2 X射线成像设备发展应用

X射线自发现并运用于医学领域已逾百年，于诊疗中发挥重要的作用，挽救了无数的生命。随着有关技术的飞速发展，X射线成像系统也从不断推陈出新，历经电子管时代、集成块时代、计算机时代，现已进入数字化网络时代［2］。X射线技术因其独特的效用、相对廉价的成本，可适用于骨科、消化科、妇科、外科及手术室等诸多领域，X射线影像设备也成为医疗机构最重要的医疗影像设备之一，掌握X射线设备操作、具备信息分析处理能力成为有关医师基本职业技能之一。

X光机是X射线图像系统基本设备之一，广泛采用C型机架如目前广泛应用于临床诊疗的骨科数字化X射线成像设备，后者可应用于各种手术造影、摄影工作，其工作原理为通过C形臂一个端口发射X射线，利用X线透射能力，穿透人体，形成图像被位于C形臂另一端X射线接收转换装置接收、处理、分析，通过成像系统后呈现出来，以供医师参考。C形臂X线成像系统已有较长的应用历史，目前被广泛应用于临床手术，但因受时代技术、理念所限，其精确定位能力相对不足，已不能满足手术精确定位的要求，增加了手术的风险。

2 G形臂X射线成像设备特点、用途与优势

2.1 G形臂X射线成像设备特点与优势

移动式G形臂设计科学，运用两套X射线成像装置，可从两个相互垂直的方向发射经计算机图像处理的X射线，对目标区域同时进行垂直二维成像，实时获取目标区域二维X线图像，实现了对目标区域的定位观测，并通过影像系统反馈于输出装置供医师阅览，实现定位，实现实时操作。为现代手术的开展提供了保障。

G形臂相较于C形臂，其定位性、实时性，适应性较强，可有效减少手术风险。G形臂针对部分需要精确定位、扫描区域不规则、曝光时间长的手术，效果较好，实时精准定位可有效缩短手术时间、提高操作精准度，从而减少出血、麻醉剂量，降低感染发生机率，全面降低手术风险，提高治疗与康复效果。

2.2 G形臂来源及用途

“移动式G形臂”是北京某公司自主研发的高端影像设备，该产品拥有完全自主知识产权。该产品通过双平面X光实时成像技术可实现双平面X光实时成像，通过G形臂膀、X光图像处理技术、激光定位技术可实现快捷、精确的定位操作。G形臂因其独特的优势，被广泛应用于需要精确定位实时监控的外科手术，如创伤骨科盆股、骨颈等不规则骨的复杂手术，脊柱微创手术如椎间盘消融、椎弓根神经消融（疼痛科），骨科矫形手术，脊柱开放手术等。

3 G形臂创新点

3.1 理论创新

C形臂X线影像系统其发射轨道上只有一个X线发射器，仅能从一个平面发X射线透射目标区域，后经X线影像系统接受、处理、转换、分析、显示于输出装置上，一个平面无法实现实时定位，如此短距离透射X线粒子变化以目前的技术水平还无法成为定位依据，医师若需获取另一个方向上的图像信息，需要转动患者躯体。G形臂其轨道上配置2套影像系统，相较于C形臂可实现两个平面同时透射，获取征象后实现定位。

3.2 应用创新

传统C形臂X射线成像系统可应用于骨科、外科、心脏、腰椎等，而G形臂还可适用于神经外科。神经外科涉及人体神经系统，病变位置较敏感，C形臂X线通常为神经系统肿瘤、畸形等病变诊断工具，但因其精确实时定位操作性差，无法应对手术难度较高的神经外科，而G形臂却能满足神经外科手术临床需要。

3.3 技术创新

G形臂系统相较于C形系统其技术创新主要表现在以下几个方面：①准备时间短，C形臂受技术、设计、工作原理所限，于手术之中为获取目标区域信息，需不断调整设备以实现定位，据统计消耗时间一般为20分钟，众所周知，手术时间越长，伤口暴露时间越长，对患者耐受要求越高，手术风险越大。G形臂因可移动式的轨道、计算机处理系统、激光等技术优势，可实现快速、精准、实时定位，于手术中可无需调整，一次定位操作便可满足需要，消耗时间一般为2分钟。②辐射时间短，人体损伤小，C形臂因其精准定位缺陷，长时间定位准备、X线发射、信息处理与反馈均延长了患者与医师受辐射时间，易给患者与医师造成长远不良影响，C形臂一般辐射危害30秒，而G形臂射线辐射危害时间为2秒。③图像实时性高，C形臂其帧频为2-12帧/秒，G形臂因运用先进的影像系统，其帧频为25帧/秒，保证图像实时性，有效的保障了信息质量。④处理高效，C形臂采用胶片记录模拟信号，医学图像处理、存储和传输都受到很大的限制，而G型臂系统配置全数字系统，应用计算机实现医学图像的采集、存储、处理、传输［3］。

4 小结

G形臂相较于C形臂X线影像系统，因其独特的理念、设计、工艺、创新，可实现精准实时定位，保障手术安全；因操作、透射时间短，帧频高，可减少对操作人员、患者辐射伤害，保证图像质量。

［1］张武康，郭立宏，孙婷.战略性新兴产业发展动因及模式选择研究［J］.科技管理研究，2013，4（24）：15-20.

［2］刘建新，袁卫英，苏磊.基于无线传输的数字X射线成像与处理系统的研究与框架构建［J］.中国医学装备，2013，9（01）：19-22.

［3］杨晓清.手术室使用C型臂X线机电离辐射的防护措施［J］.常州实用医学，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