前沿研究

意大利GMM OPERA 数字化多功能X 线机性能剖析

发布时间:2017-01-19 09:31:30      浏览  次

作者:万振宽,杨春林

单位:首都医科大学附属北京安定医院

〔关键词〕数字化多功能X;线机;基本结构;技术特点;科学配置

〔中图分类号〕R197.39  〔文献标识码〕B

〔文章编号〕1002-2376(2017)01-0022-03

我院是一所大型精神专科三甲医院,普放开展项目没有综合医院繁杂,但常规检查又必须具备。结合医院实际特点,配置两台设备,一台用于摄影的平板DR(GE Definium 6000),另一台就是意大利GMM OPERA 多功能数字化X 线机,后者是一台高度综合完整的设备,可进行常规拍片、普通透视、断层摄影、倾斜摄影、数字点片成像(消化和泌尿系统)、数字减影血管造影(DSA)及介入放射线影像成像等检查[1],最大特点就是摄影时源像距离满足1.8 m(其他同类产品均≤ 1.5 m),符合北京市医学影像共享质控标准,一旦平板DR 出现故障,可用该机替代拍片,不影响普放正常工作,该设备对于我们精神专科医院有很好的性价比,我们将该设备基本结构及技术特点给予剖析介绍,供业内参考借鉴。

1 设备基本结构

(1)高压发生器(80 kW,400 kHz);(2)球管及束光器(1000 mA,150 kV,600 kHU,10000 转/min);(3) 动态平板探测器(碘化铯+非晶硅,视野范围43 cm×43 cm);(4)多功能检查床(床面起倒+90°~ -90°,横向移动34 cm,纵向移动95 cm;倾斜投照±40°;焦点片距自动可调,115~180 cm);(5)DSA 数字系统(根据实际需求选配);(6)诊断编辑工作站(含激光相机、打印机、医用竖屏)。

2 设备技术特点

2.1 电动拉伸焦片距达180 cm,双滤线栅(120 cm/180 cm)自动实现同步切换

一台多功能X 线机,只有当焦片距真正从150 cm 升级至180 cm,才可实现设备的一机多能[2-3]。但由于设备本身的配重问题需要完全改变设备过去在立卧位起倒时的平衡法则,重新研发存在较大难度。因此目前市面上具备电动拉伸焦片距至180 cm 的厂家只有GMM。GMM 早年就在OPERA 系列上使用了最先进的“内平衡式”配重技术,生产了世界上第一台轴对称式结构的多功能X 线机,保证床体正负倾角平稳运动,避免传统偏轴电机产生单侧磨损老化。依靠此突破性技术,也改变了多功能X 线机后来的设计理念。内平衡式配重依靠其独特技术的力矩起倒马达完成,带来的好处是故障率低,影像覆盖率大,能更好地为医师服务。

过去的多功能机由于焦片距范围只有110~150 cm,故只需要一块滤线栅即可满足焦片距110~150 cm 的普通应用。GMM 的动态平板多功能机球管立柱最大拉伸SID 升级至180 cm 后,为了追求优异的影像及实际使用上的便捷,GMM 成功研发出了专利的自动切换双滤线栅技术。每一台GMM 动态平板多功能机在平板探测器上均带有两块滤线栅(一块滤线栅负责基本应用,另一块180 cm 的滤线栅专门负责胸片的摄影)。在球管立柱的拉伸中,两块滤线栅可在设备内部实现自动实时切换,保证了在不同条件下优异的影像质量以及医师操作的便捷性。过去在这些功能的应用上,大部分高档的设备完全就没有这些功能,小部分带有类似功能的完全依靠手动拉伸焦片距及手动切换滤线栅,在实际应用当中操作起来非常烦琐,所以无法保证每一张片子的质量。

另外为了获得优异的影像,GMM 的设备在SID 拉伸至180 cm 后,考虑到图像的失真,自动束光器内的遮光板会相应的进行图像比例上的自我修正。只有这样,束光器的照射野才不会随着源像距的变化而发生改变。保证了源像距在150 cm 和180 cm 的不同范围内,所有的图像的精确性和患者所受照射剂量可得到有效控制。

2.2 全新的床面平台采用了丝杠结构的X 形起到升降结构

床面的升降最高可达100 cm[4],床面最低高度将至与担架床等高的床面高度让患者上下检查床更加便捷;担架床、病床患者平移上床更加便捷[5]

2.3 采用SMALL ROOM 模式,降低了装机空间的需求的同时也为介入手术提供了更充足的空间摆放配套设备

独家专利的SMALL ROOM 模式,整个床体平台向两侧均可移动50 cm,为行动不便的担架床、病床患者进入检查机房提供了充足的空间;同时也为介入治疗所需的设备摆放提供更大的空间。

2.4 影像覆盖范围大,患者无须移动,设备可完成全部运动的设计理念

X 线束中心距离床面边缘最小仅43 cm,对于开展一些外科手术尤为便利。同时配合独家专利的SMALL ROOM 模式,整个床体平台向一侧可以移动50 cm,为介入治疗所需的设备摆放提供更大的空间。
床面板可以横向移动±17 cm,纵向移动±47.5 cm,确保检查中没有盲区的出现。球管立柱纵向移动范围158 cm(焦点移动距离),可以对患者全身进行检查,可以满足各种身高患者的全面检查。即使身材高大的患者,X 线的照射野也可以从头至足完全覆盖。球管立柱可以进行最大±40°的倾斜投照,对于某些特殊体位如肺尖部、胃小弯侧的检查十分有利。完全电动遥控操作,比手动摆位设备的效率提高。在重伤或其他患者无法搬动的情况下通过将
球管旋转90°直接完成担架床上急诊摄影,无论是日常的检查还是开展手术,GMM 多功能机可以完成所有检查所需的运动,无须患者额外更换体位。这就是GMM 一直所秉持“只运动机器,不移动患者”的以人为本理念。事实上,更大的射线覆盖范围为X 线下的手术带来极大的方便,特别是导管类手术时可以完全不用“盲操作”,这对患者来说极大地提高了手术的安全系数。

2.5 顶级的机械操控品质:无级变速控制快慢随心;多线程多动作同步操控

无级变速:整体运动采用无级变速系统(Stepless Speed Change System), 运动快慢由操作者灵活控制。立柱的移动无级变速范围为0~20 cm/s,不但能够满足跟踪高速流动造影剂的高速运动的需要,而且也能够满足精确定位的低速运动的需要。这只有采用无极变速系统才能够两者兼顾。OPERA FP 同时可操作多个动作(如同时完成打斜照和床面倾倒功能),复杂应用不受设备限制。而且可以对设备进行床面的±90°的倾倒,同时对床面进行±47.5 cm 的纵向移动,还可以同时对球管打±40°的斜照及±17 cm 的横向移动。各运动模式可单独控制也可交互控制,可运动中任意点数字化摄片。在同步进行这些操作的时候,设备运行平滑。这一切得益于信号的快速传递及控制单元强大的负载能力,整个控制系统采用的是全数控的控制系统和光纤信号传输系统;保证控制信号在多路并行时不会像电缆线一样产生相互间的干扰,信号稳定数据量大为精细化的机械运动提供了充足的通信承载余量。
直流静音电机:OPERA FP 功能强大,可操作性强,而且全部采用齿轮及链式动力传输,降低运动噪声,超长寿命设计。GMM 的直流静音电机体积小,扭力大,寿命远远长于传统的交流电机[6]。这样做的好处不仅是使得设备的损耗相对较低,同时使患者的心理恐惧感也减轻,体现了以人为本的设计理念。

2.6 全新设计的APR3.0 系统,不仅能够预设曝光参数还可自动完成检查体位的机械摆位

该技术不仅具备器官程序摄影的曝光参数预设的能力,同时引入了机器人的控制技术,还具备根据所选APR 器官程序摄影的部位自动控制床体做到一键自动摆位。

2.7 系统原生的全自动全脊柱拼接功能

系统原生软件功能:GMM OPERA FP 采用系统原生的全脊柱拼接软件功能[4]。该功能与设备的硬件高度集成,可以做到一键设定、全自动控制完成全脊柱拼接摄影的全部工作,无须人工干预。图像质量和操作便捷性远远优于采用外挂全脊柱拼接工作站来实现全脊柱拼接功能的西门子DRF[7]。无论从软件的稳定性角度和系统的高度集成性而言,原生的软件更加稳定,出图质量也更加优异。同时可以做到拼接图像一键拍摄,自动输出完整的拼接图像。高效的低剂量成像模式:GMM OPERA FP 采用的全脊柱拼接技术是目前业内最快速的采集模式,采用曝光模式采集图像,单次曝光采集范围大,进行最大长度4 幅片拼接时仅需不到20 s 即可完成图像采集。胜于同行业岛津公司索菲亚17 的每秒4~6 cm 的采集速度。这样超速的采集可以使得在进行功能为摄影,尤其是左膝关节置换的患者做双下肢功能位长骨拼接时有效缩短检查时间,降低患者的不适与痛苦。同时也由于采用DR 摄影的模式然后进行拼接。在进行上半身的拼接图像时可有效克服患者呼吸带来伪影现象。而同行岛津采用的是线扫描技术时间长,仅肺部区域的采集就需要10~15 s 的时间。面对呼吸急促的患者时,获取的图像将无法用于检查。而DR 模式因曝光时间短配合17 寸的大平板有效克服此问题。GMM OPERA FP 采用的全脊柱拼接技术是目前业内最小剂量最绿色的采集模式DR 摄片采集拼接。

目前长骨拼接技术一般采用DR 摄片采集拼接和线扫描两种技术。(1)线扫描技术:优势是采集范围大可以从头拍到脚;缺点是持续出射线,剂量极高。采集速度小,每秒钟仅仅4~6 cm。进行双下肢拼接图像时需要拼接至少20~28 次,图像质量不佳。该技术是一个相对落后的技术,一般运用领域是安检设备,剂量大,曝光时间长,对球管负荷大,影响连续处理病患的能力,而且需要单独加装一套探测器,维护麻烦且成本较高。(2)DR 摄片采集拼接技术:优势是单幅片采集范围大,进行长骨拼接时拼接次数少,对图像最终精度影响小,曝光剂量低,仅仅为2~4 次DR 曝光的剂量。采用曝光模式对球管负荷低,降低此类复杂检查对设备正常工作的负担;缺点是采集范围不及线扫描技术。

3 结论

医院配置医疗设备必须结合医院特点,从实际出发,既满足临床科研需求,又合理利用资金,配置性价比最高设备。我院通过设备管理委员会充分论证对放射科优化配置,共配置4 台设备,其中普放室两台(平板DR 一台,多功能数字化透视摄影机一台)、CT 室一台(GE64 排)和核磁室一台(Siemens Prisma 3.0T),这样既满足我院专科需求,又减少资金浪费,经济效益与社会效益双赢。

[参考文献]
[1] 胡熙芳,马金瑞. 直接数字化多功能胃肠机的技术特点与临床应用[J]. 中国医学装备,2012,9(12):99-101.
[2] 鲁书琴,田素良,马骏. 数字化X 线摄影技术的临床应用与质量控制[J]. 现代医用影像学,2011,20(3):141-145.
[3] 张丙仓,张淑兰,沈富强. 数字化多功能X 线机的特点及发展趋势[J]. 医疗设备信息,2007,21(4):60-61.
[4] 王克枢,肖杰. 数字化X 线摄影技术原理及应用分析[J]. 医疗装备,2015,28(1):23-24.
[5] 付丽媛,陈坚,刘冰川,等. 岛津Sonialvision safire17平板数字化X 射线多功能透视摄影系统维修案例[J]. 中国医学装备,2015,12(9):131-132.
[6] 王力毅. 意大利GMM 数字胃肠机维修一例[J]. 医疗装备,2011,24(6):3.
[7] 徐杰,毕正宏,江营生,等. 动态平板数字化多功能X 光机AXIOM Luminos DRF 临床应用初探[G]. 中华医学会影像技术分会全国学术会议文集,2010.

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