CT方艙CT選型及艙內(nèi)布局研究

晁勇，帥萬鈞，蘇衛(wèi)華，武超，牛福，段德光，

張少東1，譚樹林2

1.中國(guó)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

CT方艙CT選型及艙內(nèi)布局研究

晁勇1，帥萬鈞1，蘇衛(wèi)華2，武超2，牛福2，段德光2，

張少東1，譚樹林2

1.中國(guó)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

0 前言

目前，CT設(shè)備在臟器形態(tài)學(xué)診斷上已經(jīng)成為不可替代的重要影像診斷設(shè)備，是醫(yī)療機(jī)構(gòu)中普及性的檢查設(shè)備[1-3]。CT機(jī)對(duì)應(yīng)用環(huán)境要求苛刻，通常安裝于醫(yī)院等固定場(chǎng)所，不能隨意移動(dòng)。CT方艙將CT機(jī)安裝于方艙中，通過車輛運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)CT機(jī)動(dòng)式應(yīng)用，以滿足重大自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭(zhēng)條件下傷病員早期救治的需要，是近年來我國(guó)醫(yī)學(xué)科研重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目之一[4-5]。

CT機(jī)作為大型醫(yī)療設(shè)備，在醫(yī)院安裝使用之前，設(shè)備廠商都會(huì)提供場(chǎng)地文件，醫(yī)院應(yīng)嚴(yán)格按照安裝要求對(duì)CT工作場(chǎng)所進(jìn)行施工改造[6-7]。CT方艙因其工作場(chǎng)所的特殊性，需結(jié)合臨床使用需要、艙體規(guī)格尺寸以及CT機(jī)的工作條件進(jìn)行綜合考慮和再設(shè)計(jì)。本文基于軍隊(duì)6 m標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的雙側(cè)擴(kuò)展醫(yī)療功能方艙，對(duì)幾種常見規(guī)格型號(hào)的CT機(jī)進(jìn)行了對(duì)比研究，對(duì)艙內(nèi)功能區(qū)域的布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以期為CT方艙的進(jìn)一步研制奠定良好基礎(chǔ)。

1 設(shè)計(jì)要求

CT方艙由車輛裝載運(yùn)輸，工作于野外環(huán)境。考慮到路況復(fù)雜、環(huán)境溫度變化劇烈等因素，擬選用已定型的軍用車輛和艙體系統(tǒng)，可減少研制周期，增加成功率；同時(shí)結(jié)合CT方艙戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)要求，進(jìn)行CT機(jī)選型和艙內(nèi)布局設(shè)計(jì)。

1.1 應(yīng)用需求

CT方艙用于戰(zhàn)場(chǎng)和突發(fā)自然災(zāi)害情況下的現(xiàn)場(chǎng)快速診斷，主要針對(duì)人群為因爆炸、擠壓等引起損傷的傷病員，涉及的檢查部位主要為顱腦、頸椎、腰椎、胸腹臟器和四肢等，其提供的影像資料可為現(xiàn)場(chǎng)手術(shù)的開展提供有力支撐，提高現(xiàn)場(chǎng)急救質(zhì)量。

考慮到如汶川地震等突發(fā)性重大災(zāi)害事件，大量傷病員集中出現(xiàn)的情況，要求CT方艙具有快速作業(yè)能力；結(jié)合急救分隊(duì)常規(guī)人員配備數(shù)量，擬規(guī)定每晝夜可行≥200人次傷病員的典型CT掃描檢查和診斷，即平均每人次檢查時(shí)間≤7 min。

1.2 艙體條件

由于CT方艙主要配套于野戰(zhàn)方艙醫(yī)院使用，故艙體采用軍隊(duì)6 m標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的雙側(cè)擴(kuò)展醫(yī)療功能方艙[8]。艙體規(guī)格尺寸，見表1。

表1 艙體規(guī)格尺寸（mm）

方艙前部（沿運(yùn)輸前進(jìn)方向）為預(yù)留的暖通設(shè)備間，結(jié)構(gòu)見圖1。方艙暖通設(shè)備間按功能劃分為3個(gè)區(qū)域：上部區(qū)域安裝有空調(diào)室外機(jī)組和通風(fēng)機(jī)組，便于空調(diào)機(jī)組的冷熱交換和新風(fēng)注入；中部區(qū)域設(shè)計(jì)為功能箱/盒，其中，電源盒內(nèi)安裝有電源接入端子及電源空開，通信盒中安裝了網(wǎng)絡(luò)通信模塊接口，工具儲(chǔ)存箱用于存放艙體展開和調(diào)平工具，電纜儲(chǔ)存盒用于存放供電電纜；下部區(qū)域安裝有燃油暖風(fēng)機(jī)組，利用空氣循環(huán)和熱交換，為艙體內(nèi)部設(shè)備加溫。

圖1 暖通設(shè)備間布局圖

艙體條件是CT方艙設(shè)備選型和布局設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，尤其是艙體在收攏狀態(tài)下的艙內(nèi)尺寸，決定了所能選用CT機(jī)的最大尺寸及各主要部件在艙內(nèi)的排布。

2 常見CT機(jī)指標(biāo)對(duì)比

目前高端CT機(jī)研制的方向?yàn)椋孩?盡量快的掃描和重建速度，以消除心臟無創(chuàng)檢查偽影；② 盡量少的患者受線量，以減少患者所受電離輻射危害。在發(fā)生重大自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)，傷病員常見的受傷部位為頭、頸、胸、腹和四肢等，心血管疾病較為少見[9-10]。因此在野外急救醫(yī)學(xué)中，與醫(yī)院內(nèi)高端CT機(jī)要求指標(biāo)不同，CT機(jī)主要要求為：①操作簡(jiǎn)便，可進(jìn)行快速掃描和診斷；② 良好的質(zhì)量和穩(wěn)定性，適合野外復(fù)雜路面的運(yùn)輸。在兼顧制造成本的基礎(chǔ)上，可考慮技術(shù)發(fā)展成熟、品牌知名度好的1～4排螺旋CT機(jī)作為CT方艙的首選機(jī)型。

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有量較大的CT機(jī)品牌有Siemens、Philips和GE，其他品牌因市場(chǎng)占有率低、售后服務(wù)保障性差以及故障率高等問題暫不予考慮。因單排螺旋CT機(jī)與雙排螺旋CT機(jī)價(jià)格差異不大，而4排螺旋CT機(jī)價(jià)格相對(duì)較高，為提高掃描速度并兼顧成本，暫定采用雙排螺旋CT。以上各廠家雙排螺旋CT代表機(jī)型及參數(shù)，見表2。

CT方艙進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，表現(xiàn)為收攏狀態(tài)，此時(shí)艙內(nèi)面積最小，CT機(jī)架和掃描床應(yīng)能放置于主艙艙體內(nèi)。由表1可知，方艙處于收攏狀態(tài)時(shí)的內(nèi)部尺寸為：5160 mm（L）×1860 mm（W）×2010 mm(H)。而CT機(jī)的高度和寬度主要取決于掃描機(jī)架的高度和寬度，長(zhǎng)度主要取決于CT掃描床可移動(dòng)的最大距離。

由表2可知，各型號(hào)CT掃描機(jī)架高度均＜1950 mm，其高度指標(biāo)均能滿足方艙要求。Siemens CT掃描機(jī)架寬度為2300 mm，Philips CT掃描機(jī)架寬度為2210 mm，GE CT掃描機(jī)架寬度為1784 mm，因此只有GE的CT機(jī)既可橫向又可縱向放置于艙內(nèi)，艙體內(nèi)部布局設(shè)計(jì)靈活性大。另外，Siemens和Philips的CT掃描床為可升降式，整機(jī)安裝長(zhǎng)度均約為4500 mm，GE的CT掃描床為固定結(jié)構(gòu)，整機(jī)安裝長(zhǎng)度為3791 mm，因此GE的CT機(jī)占用的空間較小。

在掃描參數(shù)上，GE的CT機(jī)單圈掃描時(shí)間為1.0 s，切層厚度最小為0.6 mm，標(biāo)準(zhǔn)掃描條件下胸腹部最大掃描時(shí)間≤1 min，設(shè)備性能相對(duì)較優(yōu)且可滿足日檢查過量的要求。而且，GE的CT機(jī)總質(zhì)量為1158 kg，相對(duì)較輕，便于機(jī)動(dòng)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，Siemens和Philips 的CT機(jī)架通過液壓機(jī)構(gòu)可傾斜一定角度，掃描床也為液壓升降方式，GE的機(jī)架物理上不能傾斜，可利用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字重建傾斜掃描，且掃描床無液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，耐受沖擊的抗振性能較好。

表2 主要代表性CT機(jī)參數(shù)表

通過以上分析，GE Brivo325型CT機(jī)較適合在小空間和惡劣路況下使用，且掃描參數(shù)也可滿足需求，與其它CT機(jī)型相比具有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)。下面將結(jié)合CT方艙布局設(shè)計(jì)，最終確定選用CT機(jī)的型號(hào)。

3 艙內(nèi)布局設(shè)計(jì)

由表1和表2可知，CT機(jī)架的寬度和掃描床的運(yùn)動(dòng)范圍決定了掃描室的大??；CT在掃描時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的X射線，操作規(guī)程要求隔室操作。因此，方艙布局設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于在滿足CT工作條件的前提下，如何在有限的艙內(nèi)空間內(nèi)合理地安排CT機(jī)架和掃描床的擺放位置，同時(shí)優(yōu)化控制室和掃描室的空間分布比例。為此，根據(jù)各型號(hào)CT機(jī)的尺寸，提出了以下兩套布局設(shè)計(jì)方案。

3.1 縱向排布布局

縱向排布是指將控制室、掃描床和CT機(jī)架依次排放在CT方艙運(yùn)輸前進(jìn)方向上，且他們的軸線與CT方艙的軸線重合?？v向排布方案中，方艙收攏狀態(tài)艙內(nèi)布局見圖2，展開狀態(tài)艙內(nèi)布局見圖3。

圖2 CT方艙同向放置收攏布局

圖3 CT方艙同向放置展開布局

CT控制室采用固定墻體設(shè)計(jì)，兩側(cè)開門，面積約1.5 m2。內(nèi)部安裝控制臺(tái)，布置有CT工作站、顯示器、觀片燈、圖文工作站及打印機(jī)等設(shè)備?？刂剖仪氨诤蛢蓚?cè)壁夾層加裝鉛防護(hù)材料，屏蔽CT產(chǎn)生的有害X射線。前壁安裝有鉛玻璃，便于操作者觀察傷病員狀態(tài)。

CT掃描室在展開狀態(tài)下艙體面積約25.9 m2，布置有CT機(jī)架、掃描床、空調(diào)室內(nèi)機(jī)組、激光相機(jī)和配電箱等裝置，擴(kuò)展艙后部左右側(cè)門為受檢進(jìn)出通道。

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

3.2 橫向排布布局

橫向排布是指方艙在展開狀態(tài)下，CT機(jī)架和掃描床軸線與CT方艙行車方向垂直。橫向排布方案中，方艙收攏狀態(tài)艙內(nèi)布局見圖4，展開狀態(tài)艙內(nèi)布局見圖5。

圖4 CT方艙垂直放置收攏布局

圖5 CT方艙垂直放置展開布局

CT控制室的位置和大小與縱向排布方案相同，掃描室中CT機(jī)架和掃描床平行排列。在方艙展開時(shí)，掃描床需旋轉(zhuǎn)90°，方可開始工作。

3.3 布局方案比較

縱向排布方案中，各主要部件均以行駛方向?yàn)閷?duì)稱軸，質(zhì)量分布均勻，有利于運(yùn)輸中車體的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)在于收攏狀態(tài)下，艙體內(nèi)部空間小，僅有GE CT機(jī)可安裝，通用性差。

橫向排布方案中，在收攏狀態(tài)下，橫向放置可利用空間較大，適合多種CT機(jī)型機(jī)架的安裝。缺點(diǎn)在于：① CT各部件不以艙體行駛方向?yàn)閷?duì)稱軸，質(zhì)量分布不易調(diào)配均勻，車體運(yùn)輸穩(wěn)定性差；② 在展開時(shí)，掃描床需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并與機(jī)架重定位，展開時(shí)間和掃描精度會(huì)受到影響。

CT掃描時(shí)X射線輻射劑量較大，兩套方案中控制室均采用了固定式設(shè)計(jì)。如采用活動(dòng)式設(shè)計(jì)，會(huì)因銜接處密封不嚴(yán)而造成漏線，對(duì)操作者安全產(chǎn)生隱患。

4 結(jié)論

在CT選型方面，適合于野外環(huán)境應(yīng)用的CT機(jī)要求重量輕、體積小、抗沖擊能力強(qiáng)，因此GE雙排螺旋CT應(yīng)作為首選機(jī)型。在艙體布局上，縱向排布方案中艙內(nèi)設(shè)備質(zhì)量分布均勻，車體穩(wěn)定性好，利于惡劣路況下的運(yùn)輸。因此，選擇GE Brivo325機(jī)型、以縱向排布方案布局安裝是車載式方艙CT設(shè)計(jì)的最佳選擇。

本文基于軍隊(duì)6 m標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的雙側(cè)擴(kuò)展醫(yī)療功能方艙，結(jié)合應(yīng)用需求，對(duì)比研究了幾種常見規(guī)格型號(hào)的CT機(jī)和艙內(nèi)功能區(qū)域分布設(shè)計(jì)方案。本研究結(jié)果為CT方艙設(shè)備選型和艙內(nèi)科學(xué)布局提供了重要依據(jù)，將為方艙的進(jìn)一步研制和完善起到積極的推動(dòng)作用。

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Research on Type Selection of CT System and Internal Layout for CT Shelter

CHAO Yong1, SHUAI Wan-jun1, SU Wei-hua2, WU Chao2, NIU Fu2, DUAN De-guang2, ZHANG Shao-dong1, TAN Shu-lin2

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

為保證CT方艙的實(shí)用性，對(duì)CT方艙CT機(jī)的選擇和艙內(nèi)布局進(jìn)行了研究。結(jié)合應(yīng)用需求，采用對(duì)比研究的方法，對(duì)常用CT機(jī)的功能、結(jié)構(gòu)、尺寸等進(jìn)行了對(duì)比和分析，對(duì)艙內(nèi)布局進(jìn)行了多種方案設(shè)計(jì)和比較。通過綜合分析最終確定了CT方艙最佳設(shè)備型號(hào)和最優(yōu)艙內(nèi)布局方案。該結(jié)果為CT方艙設(shè)備選型和科學(xué)布局的優(yōu)化提供了重要依據(jù)，使得CT方艙能夠發(fā)揮最佳作用。

CT方艙；CT機(jī)；控制室；掃描機(jī)架；掃描床

The research on type selection of CT devices and design of internal layout was conducted to assure the practicality of CT shelter. Combined with application requirements, the comparison methods were used to compare and analyze various features including the functions, structures, sizes of different types of CT devices. Then different design plans of internal layout of CT shelter were also compared and discussed. Based on comprehensive analysis of CT devices and design plans of internal layout, a optimum type of CT devices and a optimum design scheme of internal layout for the CT shelter were determined, which provided an important basis for the optimizing of type selection of CT devices and scientifc layout for the CT shelter and ensured the optimum performance of CT shelter.

CT shelter; CT devices; control room; scanning frame; scanning bed

TH774

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.05.005

1674-1633(2014)05-0017-03

2014-05-05

全軍醫(yī)學(xué)科研項(xiàng)目（AWS11Z005-2）。

本文作者：晁勇，醫(yī)學(xué)工程科主任，副主任技師，主要研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)裝備管理、研發(fā)和計(jì)量檢測(cè)。

譚樹林，高級(jí)工程師。

作者郵箱：yongchg@sina．com