晁勇，帥萬(wàn)鈞，李安民，王福利，張少東，譚樹(shù)林，蘇衛(wèi)華，武超，牛福，段德光

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

野外機(jī)動(dòng)應(yīng)用的車載CT方艙研究

晁勇1，帥萬(wàn)鈞1，李安民1，王福利1，張少東1，譚樹(shù)林2，蘇衛(wèi)華2，武超2，牛福2，段德光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

[摘要]目的提高我國(guó)災(zāi)害醫(yī)療救援能力，研究一種可機(jī)動(dòng)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(guò)汽車自裝卸方式實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)運(yùn)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(jī)經(jīng)測(cè)試性能良好，能滿足野外機(jī)動(dòng)應(yīng)用要求。結(jié)論車載CT 方艙具有平戰(zhàn)適用的特點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]CT機(jī)；CT方艙；車載；機(jī)動(dòng)運(yùn)輸；野外環(huán)境

0　前言

計(jì)算機(jī)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(xiàng)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(jìn)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(wú)可替代的重要影像診斷設(shè)備[3]。由于CT裝置對(duì)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(chǎng)所，不能移動(dòng)。

近年來(lái)，我國(guó)地震災(zāi)害頻發(fā)。災(zāi)后第一時(shí)間抵達(dá)災(zāi)區(qū)的醫(yī)療隊(duì)，都因?yàn)闉?zāi)區(qū)醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備基本破壞，而自身又無(wú)法攜帶大型必需的醫(yī)療設(shè)備（如CT、DR等）而不能展開(kāi)有效救治。這也暴露出我國(guó)災(zāi)后早期傷員救治能力的不足[4-6]。因此，研制機(jī)動(dòng)應(yīng)用于野外環(huán)境的CT裝置將大大提高我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生裝備水平，以實(shí)現(xiàn)在突發(fā)重大自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境下能夠早期及時(shí)有效搶救傷員。

目前，美國(guó)研制有16 m長(zhǎng)廂體的車載式CT機(jī)[7]，日本研制有12 m長(zhǎng)廂體的車載式CT機(jī)[8]，該類設(shè)備可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式應(yīng)用。但由于其車廂較長(zhǎng)，車輛的機(jī)動(dòng)性能差，而且沒(méi)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(chǎng)所展開(kāi)使用，不能在野外環(huán)境和戰(zhàn)場(chǎng)條件下使用。國(guó)內(nèi)報(bào)道的某臺(tái)CT方艙[9]，也因研制周期短，在減振、調(diào)平和輻射防護(hù)方面均存在一定問(wèn)題而難以實(shí)際應(yīng)用。本文研究的是軍隊(duì)野戰(zhàn)方艙醫(yī)院系統(tǒng)的一部分，是對(duì)我軍二代方艙醫(yī)院系統(tǒng)的功能擴(kuò)充。

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1運(yùn)輸動(dòng)力

系統(tǒng)采用汽車運(yùn)輸方式以實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)性能，選用常見(jiàn)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(jī)動(dòng)運(yùn)力。運(yùn)輸時(shí)，CT裝置與艙體整體固定于車輛底盤上；工作時(shí)，艙體落地并調(diào)平。系統(tǒng)整體效果圖，見(jiàn)圖1。

圖1　車載CT方艙整體外形

1.2艙體設(shè)計(jì)

艙體采用手動(dòng)推拉翻板雙側(cè)擴(kuò)展方式[10]，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，運(yùn)用平衡錘原理，通過(guò)人員1次推拉操作，可使相關(guān)蓋頂進(jìn)行聯(lián)動(dòng)性地展開(kāi)或收攏，一般2人可在數(shù)分鐘內(nèi)完成展開(kāi)或撤收工作，操作便捷。艙體的三維外形圖，見(jiàn)圖2。艙體規(guī)格尺寸為：車載運(yùn)輸狀態(tài)6058 mm(L)×2438 mm(W)×2438 mm(H)；雙側(cè)展開(kāi)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(diǎn)關(guān)注頭、頸、胸、腹和四肢等部位[5,11]，對(duì)CT掃描速度要求較高的心臟檢查項(xiàng)目需求較少，故對(duì)CT裝置的掃描速度無(wú)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(jī)安裝長(zhǎng)度為3400 mm，也可滿足艙體的長(zhǎng)度要求。而且，該款GE裝置雖為國(guó)外品牌，但在國(guó)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(jī)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(jiàn)圖3。分為暖通設(shè)備間、CT控制室和CT掃描室3個(gè)部分，運(yùn)輸時(shí)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(jī)和燃油暖風(fēng)機(jī)組，提供電源、通訊模塊的接入通道，并配置有工具儲(chǔ)藏室。

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

CT掃描室面積約25.9 m2（展開(kāi)狀態(tài)），布置有CT掃描機(jī)架、CT掃描床、空調(diào)室內(nèi)機(jī)、醫(yī)用膠片打印機(jī)、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(jī)電源要求如下：電壓380 V，最大偏差不得超過(guò)±10%，日電壓波動(dòng)不超過(guò)+10%～-5%；頻率50 Hz，最大偏差不得超過(guò)±2 Hz，相間電壓間的最大偏差不得超過(guò)最小相電壓的3%；持續(xù)時(shí)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(guò)電流保護(hù)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(jì)匹配1臺(tái)50 kVA發(fā)電車，并配套穩(wěn)壓器，防止電壓偏差對(duì)CT裝置造成損害；預(yù)留380 V、50 A電源接口，可在有動(dòng)力電供應(yīng)的地區(qū)使用當(dāng)?shù)仉娫矗辉O(shè)計(jì)配電箱，安裝緊急開(kāi)關(guān)，與控制室聯(lián)動(dòng)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(shí)，環(huán)境溫度應(yīng)控制在18～28℃。為進(jìn)行有效地溫濕度控制，艙體內(nèi)設(shè)計(jì)安裝2臺(tái)分體式空調(diào)和2臺(tái)燃油暖風(fēng)機(jī)。空調(diào)出風(fēng)口位于掃描室頂部，回風(fēng)口位于室內(nèi)機(jī)下部；暖風(fēng)機(jī)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(kāi)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(hù)功能的弧形多折風(fēng)道進(jìn)行聯(lián)通。

2.4輻射防護(hù)

根據(jù)GBZ/T 180-2006標(biāo)準(zhǔn)的要求[12]，對(duì)CT機(jī)房屏蔽設(shè)計(jì)的劑量目標(biāo)值規(guī)定要同時(shí)滿足下列要求：機(jī)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(jī)房的外表面0.3 m處，空氣比釋動(dòng)能率＜7.5μSv/h。

按照普通固定CT機(jī)房的要求設(shè)計(jì)，CT機(jī)房四周的墻壁、天花板（機(jī)房上有人居留）和地板（機(jī)房下面有人居留）以及防護(hù)門及觀察窗一般均≥3 mmPb當(dāng)量。考慮到CT方艙移動(dòng)性能和艙體總質(zhì)量要求，其輻射安全防護(hù)不可能按照普通固定CT機(jī)房的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以，為保證艙內(nèi)空氣的電離度及外防護(hù)達(dá)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(qiáng)弱，對(duì)不同艙體四壁輻射安全防護(hù)材料的厚度進(jìn)行適當(dāng)增減，以達(dá)到在保證有效防護(hù)的前提下減輕輻射防護(hù)材料的總質(zhì)量。

2.5減振保護(hù)

CT裝置作為高精密設(shè)備，對(duì)使用環(huán)境和平衡性都有較高要求，特別是部分機(jī)械和電子部件對(duì)振動(dòng)和沖擊比較敏感，超過(guò)一定負(fù)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(dòng)和沖擊問(wèn)題是車載CT方艙的關(guān)鍵問(wèn)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(jì)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(gè)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(jì)并鑄造一個(gè)承重支架，將CT裝置的主要部件CT掃描機(jī)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(dá)到上下、前后、左后三個(gè)方向減振。

（3）起承裝置的鑄造。設(shè)計(jì)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(guò)起承裝置的位置移動(dòng)，改變減振器彈簧的長(zhǎng)度，實(shí)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(shí)，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(jī)架與艙體達(dá)到剛性連接。

（6）運(yùn)輸狀態(tài)。CT裝置處于運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，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(diǎn)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(jī)架與車體達(dá)到彈性連接。

（7）加裝保護(hù)和限位裝置?？紤]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(hù)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(duì)位移，預(yù)留安全空間，以防止碰撞。

本文設(shè)計(jì)完成的減振裝置與CT機(jī)架配合效果圖，見(jiàn)圖4。

圖4　減振支架與CT機(jī)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(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)術(shù)中病人或重癥傷員的遠(yuǎn)程會(huì)診，同時(shí)可以將醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)及時(shí)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(guò)影像系統(tǒng)（PACS），可將CT檢查資料上傳信息中心，實(shí)現(xiàn)在其他功能方艙內(nèi)隨時(shí)調(diào)閱患者的影像信息。同時(shí)在CT艙內(nèi)配備有專用的圖文工作站和報(bào)告打印機(jī)，便于醫(yī)師及時(shí)出具傷情診斷報(bào)告。

3　性能測(cè)試及結(jié)果

本研究研制完成的車載式CT方艙樣機(jī)，見(jiàn)圖5。歷經(jīng)一系列性能測(cè)試和考核，CT裝置工作正常，掃描圖像清晰，達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)設(shè)計(jì)要求，滿足應(yīng)用需求。

圖5　車載CT方艙樣機(jī)

實(shí)際道路運(yùn)輸測(cè)試，現(xiàn)已完成約3000 km的實(shí)際道路運(yùn)輸，對(duì)車輛的整體運(yùn)輸性能、方艙的裝卸載和展收功能等進(jìn)行了測(cè)試。運(yùn)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(cè)試，CT工作正常。

試驗(yàn)場(chǎng)地測(cè)試。現(xiàn)已通過(guò)一系列第三方試驗(yàn)測(cè)試，包括高溫試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)、雨淋試驗(yàn)、冷凍試驗(yàn)、整車振動(dòng)試驗(yàn)和輻射防護(hù)檢測(cè)等。測(cè)試結(jié)果均為良好，并在測(cè)試后及時(shí)通電開(kāi)機(jī)，CT工作正常。

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

4　結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)完成了一套車載CT方艙，是將CT裝置安裝于方艙內(nèi)，通過(guò)車輛運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)CT裝置的野外機(jī)動(dòng)應(yīng)用。本研究完成的車載CT 方艙，具有機(jī)動(dòng)性高、適應(yīng)性強(qiáng)、平戰(zhàn)適用的特點(diǎn)。該方艙將有望應(yīng)用于突發(fā)災(zāi)害或戰(zhàn)爭(zhēng)條件下的野外現(xiàn)場(chǎng)救治，以及邊遠(yuǎn)艱苦地區(qū)的巡回醫(yī)療，以提高我國(guó)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)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?yàn)獒t(yī)學(xué)裝備管理、研發(fā)和計(jì)量檢測(cè)。

作者郵箱：yongchg@sina.com

[中圖分類號(hào)]R82

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.04.009

[文章編號(hào)]1674-1633(2014)04-0027-03

收稿日期：2014-03-02

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

通訊作者：譚樹(shù)林，高級(jí)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