晁勇，帥萬鈞，李安民，王福利，張少東，譚樹林，蘇衛(wèi)華，武超，牛福，段德光

1.中國人民解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院，北京　100048；2.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所，天津　300161

野外機動應(yīng)用的車載CT方艙研究

晁勇1，帥萬鈞1，李安民1，王福利1，張少東1，譚樹林2，蘇衛(wèi)華2，武超2，牛福2，段德光2

1.中國人民解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院，北京100048；2.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所，天津300161

[摘要]目的提高我國災(zāi)害醫(yī)療救援能力，研究一種可機動應(yīng)用于野外環(huán)境的CT裝置。方法將傳統(tǒng)CT裝置改裝后安裝于方艙內(nèi)，通過汽車自裝卸方式實現(xiàn)機動運輸，采取有效措施保證CT應(yīng)用條件。結(jié)果研制完成的車載CT方艙樣機經(jīng)測試性能良好，能滿足野外機動應(yīng)用要求。結(jié)論車載CT 方艙具有平戰(zhàn)適用的特點。

[關(guān)鍵詞]CT機；CT方艙；車載；機動運輸；野外環(huán)境

0　前言

計算機斷層成像（Computed Tomography，CT）裝置已逐漸成為醫(yī)院常規(guī)的檢查設(shè)備，特別是CT掃描已成為急救醫(yī)學(xué)和外科手術(shù)前的必要檢查項目[1-2]。CT掃描可以快速獲取人體重要臟器的解剖結(jié)構(gòu)信息，為臟器損傷位置和損傷程度提供醫(yī)學(xué)診斷依據(jù)，為進一步的臨床治療提供寶貴的指導(dǎo)性信息。CT裝置是在重要臟器形態(tài)學(xué)診斷方面無可替代的重要影像診斷設(shè)備[3]。由于CT裝置對其應(yīng)用環(huán)境要求嚴(yán)格，目前醫(yī)院的CT裝置往往僅安裝于固定場所，不能移動。

近年來，我國地震災(zāi)害頻發(fā)。災(zāi)后第一時間抵達災(zāi)區(qū)的醫(yī)療隊，都因為災(zāi)區(qū)醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備基本破壞，而自身又無法攜帶大型必需的醫(yī)療設(shè)備（如CT、DR等）而不能展開有效救治。這也暴露出我國災(zāi)后早期傷員救治能力的不足[4-6]。因此，研制機動應(yīng)用于野外環(huán)境的CT裝置將大大提高我國醫(yī)療衛(wèi)生裝備水平，以實現(xiàn)在突發(fā)重大自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭環(huán)境下能夠早期及時有效搶救傷員。

目前，美國研制有16 m長廂體的車載式CT機[7]，日本研制有12 m長廂體的車載式CT機[8]，該類設(shè)備可實現(xiàn)移動式應(yīng)用。但由于其車廂較長，車輛的機動性能差，而且沒有減振措施，只能在鋪裝的路面行駛和在平整的大面積的場所展開使用，不能在野外環(huán)境和戰(zhàn)場條件下使用。國內(nèi)報道的某臺CT方艙[9]，也因研制周期短，在減振、調(diào)平和輻射防護方面均存在一定問題而難以實際應(yīng)用。本文研究的是軍隊野戰(zhàn)方艙醫(yī)院系統(tǒng)的一部分，是對我軍二代方艙醫(yī)院系統(tǒng)的功能擴充。

1　系統(tǒng)設(shè)計

1.1運輸動力

系統(tǒng)采用汽車運輸方式以實現(xiàn)高機動性能，選用常見汽車公司生產(chǎn)的二類底盤，保證通用性。將CT裝置安裝于一艙體內(nèi)，以MZX2006A-14 整體自裝卸越野汽車（9170 mm×2500 mm×3890 mm）為方艙機動運力。運輸時，CT裝置與艙體整體固定于車輛底盤上；工作時，艙體落地并調(diào)平。系統(tǒng)整體效果圖，見圖1。

圖1　車載CT方艙整體外形

1.2艙體設(shè)計

艙體采用手動推拉翻板雙側(cè)擴展方式[10]，結(jié)構(gòu)簡單、可靠，運用平衡錘原理，通過人員1次推拉操作，可使相關(guān)蓋頂進行聯(lián)動性地展開或收攏，一般2人可在數(shù)分鐘內(nèi)完成展開或撤收工作，操作便捷。艙體的三維外形圖，見圖2。艙體規(guī)格尺寸為：車載運輸狀態(tài)6058 mm(L)×2438 mm(W)×2438 mm(H)；雙側(cè)展開狀態(tài)6058 mm(L)×5670 mm(W)×2438 mm(H)。

圖2　方艙艙體的三維外形

1.3設(shè)備選型

野外醫(yī)學(xué)救治中，CT檢查重點關(guān)注頭、頸、胸、腹和四肢等部位[5,11]，對CT掃描速度要求較高的心臟檢查項目需求較少，故對CT裝置的掃描速度無特殊要求。目前，在售主流CT裝置的寬度均在2000 mm左右，西門子公司的CT裝置最小寬度均為2300 mm，飛利浦公司的CT裝置最小寬度為2100 mm，GE公司的CT裝置最小寬度為1784 mm。受艙體尺寸限制，僅GE CT裝置可滿足要求。另外，該款GE Brivo315/325型CT掃描床為固定結(jié)構(gòu)，整機安裝長度為3400 mm，也可滿足艙體的長度要求。而且，該款GE裝置雖為國外品牌，但在國內(nèi)研制和生產(chǎn)，配件和維修服務(wù)均有保障。綜合考慮，可選擇GE雙排螺旋CT Brivo325機型。

2　應(yīng)用條件保證

2.1艙內(nèi)布局

艙內(nèi)布局示意圖，見圖3。分為暖通設(shè)備間、CT控制室和CT掃描室3個部分，運輸時三者由車頭至車尾依次分布。

圖3　CT方艙艙內(nèi)布局

暖通設(shè)備間安裝有空調(diào)室外機和燃油暖風(fēng)機組，提供電源、通訊模塊的接入通道，并配置有工具儲藏室。

CT控制室面積約1.5 m2，布置有CT控制臺主機、顯示器、觀片燈、圖文工作站及報告打印機等設(shè)備設(shè)施。

CT掃描室面積約25.9 m2（展開狀態(tài)），布置有CT掃描機架、CT掃描床、空調(diào)室內(nèi)機、醫(yī)用膠片打印機、通信模塊和配電箱等設(shè)備設(shè)施。

艙體頂板內(nèi)裝有空調(diào)風(fēng)道、照明燈帶、紫外線殺菌燈等。艙體前后端板設(shè)有通風(fēng)壁盒，保證空氣流通。

2.2電源供應(yīng)

Brivo 325 CT機電源要求如下：電壓380 V，最大偏差不得超過±10%，日電壓波動不超過+10%～-5%；頻率50 Hz，最大偏差不得超過±2 Hz，相間電壓間的最大偏差不得超過最小相電壓的3%；持續(xù)時間＜100 ns 的瞬態(tài)電壓峰值（除了因CT系統(tǒng)產(chǎn)生的）＜1000 V；系統(tǒng)設(shè)備最大功率為50 kVA，連續(xù)功率為15 kVA，功率因數(shù)為0.9；設(shè)備最大瞬間峰值電流為76 A，連續(xù)電流為23 A，推薦使用最小過電流保護器的額定電流為90 A；設(shè)備要求專線供電。

按照以上電源要求，設(shè)計匹配1臺50 kVA發(fā)電車，并配套穩(wěn)壓器，防止電壓偏差對CT裝置造成損害；預(yù)留380 V、50 A電源接口，可在有動力電供應(yīng)的地區(qū)使用當(dāng)?shù)仉娫矗辉O(shè)計配電箱，安裝緊急開關(guān)，與控制室聯(lián)動控制，以便在緊急情況下迅速切斷電源。

2.3溫濕度控制

CT裝置正常工作時，環(huán)境溫度應(yīng)控制在18～28℃。為進行有效地溫濕度控制，艙體內(nèi)設(shè)計安裝2臺分體式空調(diào)和2臺燃油暖風(fēng)機?？照{(diào)出風(fēng)口位于掃描室頂部，回風(fēng)口位于室內(nèi)機下部；暖風(fēng)機出風(fēng)口位于掃描室外方艙前壁板左右兩側(cè)，回風(fēng)口風(fēng)道位于控制室內(nèi)方艙前壁板底部；掃描室和控制室隔墻下部開通風(fēng)管口，用于暖通系統(tǒng)的回風(fēng)，通風(fēng)管口采用帶有鉛防護功能的弧形多折風(fēng)道進行聯(lián)通。

2.4輻射防護

根據(jù)GBZ/T 180-2006標(biāo)準(zhǔn)的要求[12]，對CT機房屏蔽設(shè)計的劑量目標(biāo)值規(guī)定要同時滿足下列要求：機房外的人員可能受到照射的年有效劑量應(yīng)該＜0.25 mSv（相應(yīng)的周有效劑量＜5μSv）；在距機房的外表面0.3 m處，空氣比釋動能率＜7.5μSv/h。

按照普通固定CT機房的要求設(shè)計，CT機房四周的墻壁、天花板（機房上有人居留）和地板（機房下面有人居留）以及防護門及觀察窗一般均≥3 mmPb當(dāng)量?？紤]到CT方艙移動性能和艙體總質(zhì)量要求，其輻射安全防護不可能按照普通固定CT機房的要求進行設(shè)計。所以，為保證艙內(nèi)空氣的電離度及外防護達到合理水平，可根據(jù)CT輻射劑量分布曲線，依據(jù)艙內(nèi)不同區(qū)域的輻射強弱，對不同艙體四壁輻射安全防護材料的厚度進行適當(dāng)增減，以達到在保證有效防護的前提下減輕輻射防護材料的總質(zhì)量。

2.5減振保護

CT裝置作為高精密設(shè)備，對使用環(huán)境和平衡性都有較高要求，特別是部分機械和電子部件對振動和沖擊比較敏感，超過一定負荷后極易損壞或加速老化，造成圖像質(zhì)量較差或設(shè)備故障。因此，解決普通公路和砂石路面條件下振動和沖擊問題是車載CT方艙的關(guān)鍵問題之一。本研究采取如下解決方案：

（1）減振器的選擇。根據(jù)路面條件和CT裝置工作要求，計算減振參數(shù)，選擇合適的減振器。減振要考慮上下、前后、左右三個方向，減振器的選擇也需選擇三向減振器。

（2）承重支架的鑄造。設(shè)計并鑄造一個承重支架，將CT裝置的主要部件CT掃描機架安置于承重支架上，在承重支架的底部和四周安放減振器，以達到上下、前后、左后三個方向減振。

（3）起承裝置的鑄造。設(shè)計并鑄造起承裝置，起承裝置一端與減振器相連，一端與艙體相連，通過起承裝置的位置移動，改變減振器彈簧的長度，實現(xiàn)減振器在彈性狀態(tài)和剛性狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。

（4）裝置連接。減振器一端與承重支架連接，一端與起承裝置連接。

（5）工作狀態(tài)。CT裝置處于工作狀態(tài)時，調(diào)整起承裝置位置，使得減振器彈簧處于自然伸展位置（或接近自然伸展位置），使減振器從彈性狀態(tài)解鎖，從而保證坐落在承重支架上的CT掃描機架與艙體達到剛性連接。

（6）運輸狀態(tài)。CT裝置處于運輸狀態(tài)時，調(diào)整起承裝置位置，使得減振器彈簧處于彈性工作平衡點位置，使減振器處于彈性狀態(tài)，從而保證坐落在承重支架上的CT掃描機架與車體達到彈性連接。

（7）加裝保護和限位裝置。考慮到可能存在突發(fā)情況，使減振器超出彈性工作范圍，在可能的極限位置需加裝保護和限位裝置。

（8）預(yù)留安全空間。在減振裝置的各部件之間，要考慮最大相對位移，預(yù)留安全空間，以防止碰撞。

本文設(shè)計完成的減振裝置與CT機架配合效果圖，見圖4。

圖4　減振支架與CT機架配合圖

2.6信息化系統(tǒng)

由于CT方艙是野戰(zhàn)方艙醫(yī)院的一部分，通過局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可將CT影像信息上傳至信息中心。根據(jù)需要，采用衛(wèi)星通訊，實現(xiàn)對術(shù)中病人或重癥傷員的遠程會診，同時可以將醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)及時上傳后方。本研究在艙內(nèi)配備了醫(yī)療信息及通訊數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，通過影像系統(tǒng)（PACS），可將CT檢查資料上傳信息中心，實現(xiàn)在其他功能方艙內(nèi)隨時調(diào)閱患者的影像信息。同時在CT艙內(nèi)配備有專用的圖文工作站和報告打印機，便于醫(yī)師及時出具傷情診斷報告。

3　性能測試及結(jié)果

本研究研制完成的車載式CT方艙樣機，見圖5。歷經(jīng)一系列性能測試和考核，CT裝置工作正常，掃描圖像清晰，達到各項指標(biāo)設(shè)計要求，滿足應(yīng)用需求。

圖5　車載CT方艙樣機

實際道路運輸測試，現(xiàn)已完成約3000 km的實際道路運輸，對車輛的整體運輸性能、方艙的裝卸載和展收功能等進行了測試。運載后，艙體結(jié)構(gòu)完好，艙內(nèi)儀器設(shè)備完好，經(jīng)通電測試，CT工作正常。

試驗場地測試?，F(xiàn)已通過一系列第三方試驗測試，包括高溫試驗、濕熱試驗、雨淋試驗、冷凍試驗、整車振動試驗和輻射防護檢測等。測試結(jié)果均為良好，并在測試后及時通電開機，CT工作正常。

野外環(huán)境試用檢驗。配合部隊的野外拉練，該CT方艙進行了野外環(huán)境下機動應(yīng)用的第三方試用。結(jié)果表明，CT方艙能夠滿足部隊?wèi)?yīng)用需求，能夠機動應(yīng)用于野外環(huán)境。

4　結(jié)論

本研究設(shè)計完成了一套車載CT方艙，是將CT裝置安裝于方艙內(nèi)，通過車輛運輸實現(xiàn)CT裝置的野外機動應(yīng)用。本研究完成的車載CT 方艙，具有機動性高、適應(yīng)性強、平戰(zhàn)適用的特點。該方艙將有望應(yīng)用于突發(fā)災(zāi)害或戰(zhàn)爭條件下的野外現(xiàn)場救治，以及邊遠艱苦地區(qū)的巡回醫(yī)療，以提高我國災(zāi)害現(xiàn)場醫(yī)療救治和衛(wèi)生勤務(wù)保障能力。

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本文作者：晁勇，副主任技師，醫(yī)學(xué)工程科主任，主要研究方向為醫(yī)學(xué)裝備管理、研發(fā)和計量檢測。

作者郵箱：yongchg@sina.com

[中圖分類號]R82

[文獻標(biāo)志碼]A

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.04.009

[文章編號]1674-1633(2014)04-0027-03

收稿日期：2014-03-02

基金項目：全軍醫(yī)學(xué)科研“十二五”項目（AWS11Z005-2）；全軍醫(yī)學(xué)科技青年培育項目（13QNP181）。

通訊作者：譚樹林，高級工程師。

Study on Vehicle CT Shelter for Maneuvering Application in Field Environment

CHAO Yong1, SHUAI Wan-jun1, LI An-min1, WANG Fu-li1, ZHANG Shao-dong1, TAN Shu-lin2, SU Wei-hua2, WU Chao2, NIU Fu2, DUAN De-guang2
1.The First Affliated Hospital of General Hospital of PLA, Beijing 100048, China; 2.Institute of Medical Equipment, Academy of Military Medical Sciences, Tianjin 300161, China

Abstract：ObjectiveTo improve the capacity of disaster medical assistance, a kind of mobile CT (Computed Tomography) equipment was studied to be used in feld environment.MethodsAfter being modified, the traditional CT was installed in a box shelter. The CT shelter was loaded or unloaded automatically, and it was mobile in the feld environment through the motor vehicle. Some approaches were studied to meet CT application conditions for CT shelter.ResultsA model machine of the vehicle CT shelter was completed. It was proved to work well through a series of tests.ConclusionThe vehicle CT shelter can meet the requirements of maneuvering application in the feld environment.

Key words：CT; CT shelter; vehicle; maneuvering; feld environment