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发布者:|发布时间:2017-01-10 11:53:52阅读:

科技日报头版刊登:G型臂X光机:骨科手术有了“GPS”

 

    G型臂X光机的准确定位不仅确保了手术质量,还减少了病人痛苦。

    随着现代骨科技术的日新月异和微创技术的不断发展,一台骨科微创手术能否获得成功,不仅取决于医生自身的技术水平,更取决于医生能否在术中精准的进行定位,否则再有经验的手术医生也会因为丢失手术目标的准确位置,造成神经血管损伤等一系列并发症而抱憾终生。

    精准的定位是骨科微创手术的前提,这就需要高科技的辅助设备来帮忙。

    在以前,医生们只能用传统的C型臂X光机。但传统的C型臂X光机每摆位一次,仅能得到一个方向的影像,为了在手术中实时都得到正侧位的影像,做到手术部位的精准锁定,医生不得不频繁转动C型臂X光机。

    那么有没有一款设备,不需要频繁移动就可以得到实时动态的正侧位影像,既能迅速精准锁定位置,减少手术时间,又能降低剂量,同时还减少交叉感染,从而彻底解决手术医生的上述烦恼和痛苦呢?

    经过多年的科研攻关,这个难题被北京东方惠尔图像技术有限公司(以下简称惠尔)的研发人员解决了。科研团队在国内首次提出G型臂X光机概念,自主研发X光双向同步控制技术、双平面X光实时成像技术、双向实时高分辨率X光图像处理技术等创新技术。将两套X线发射和成像装置集于一身,从两个相互垂直的方向产生X光,通过X线增强设备和计算机图像处理,可同时对感兴趣区域进行正侧位曝光成像,实时得到患者正侧位医学图像,解决了现代医疗手术中最关键的定位问题,填补了国内同类产品空白,开创了微创手术实时精确定位的新纪元。在2015年度北京市科学技术奖评选中,该项目荣获三等奖。

    “G型臂X光机为医生和患者赢得了宝贵的手术时间,在G型臂X光机的指导下进行手术,手术时间能缩短三分之一,极大地提高了手术效率。同时,G型臂X光机的准确定位不仅确保了手术质量,还减少了病人痛苦。”惠尔公司高级副总裁张军说。

    “可以用两只眼睛看世界”

    X射线在医学影像领域的应用已有一百余年的历史, X射线成像设备也成为医疗机构最常用的医疗影像设备。

    目前临床上广泛使用的数字化X射线成像设备是C型臂X光机,别看C型臂与G型臂X光机差不多,但其实二者“本领”相差极大。

    张军告诉记者,C型臂从一个方向发射X射线穿透人体,然后通过X射线接收转换装置、图像处理和分析系统进行处理得到所需医学图像,医生在同一时间只能看到一个方向的图像,位置和深度不好判断,存在无法实现手术部位影像精确定位的缺点。

    而且因为曲臂不是标准的圆形,传统C型臂必须先找到一个方向的影像,再转动找到另一个方向的影像,这时再想简单转回去寻找最初方向的影像已经变得不可能,不得不重新调整C型臂或者手术床的位置,这样不但拖延了手术时间,而且增加了手术目标位置的不确定性,使得手术风险大大增加。

    “以前C型臂要让医务人员离开,拍一下,再看一下,最后把两个片子做对比,甚至要移动病人,增加了手术时间和风险。”张军告诉记者,“手术中医生主要的难点是,怎样能够随时看到手术部位的正侧位影像?怎样减少术中影像设备的频繁移动? 怎样减少医生和手术室人员所受的辐射剂量?”

    G型臂X光机犹如GPS导航仪,始终对整个手术过程进行定位。在这个“导航仪”的指导下,手术精准定位。

    G型臂X光机从两个垂直的方向产生X光,穿透人体,通过X射线增强设备显示图像,就可以同时得到正侧位的图像,既可以判断位置也可以判断深度,增加手术的准确性,减少手术的时间,减少患者和医生所接受的X线辐射。

    据了解,使用G型臂X光机后,每台脊柱微创手术平均缩短12.3分钟,每台经皮椎体成形术平均缩短15分钟,医生受到的辐射剂量从使用C型臂时的1.05mRem/mAs下降到0.38mRem/mAs,患者受到的辐射剂量从使用C型臂时的1.97±1.2mSv下降到0.95±0.34mSv。

    “C型臂就像用望远镜看世界时,只能用一只眼睛看,而G型臂X光机则可以用两只眼睛看世界。”张军说。

    据了解,G型臂X光机主要应用于任何需要精确定位实时监控的外科手术,如创伤骨科手术—盆股、骨颈等不规则骨的复杂手术;脊柱微创手术—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。

    “即时产生、即时观看、即时做决策”

    前不久,重庆的一家医院在G型臂X光机引导下成功为一名高处坠落伤患者锁定重建带固定骨盆骨折。术后,主治医师对这台高尖端设备连连点赞道:“G型臂X光机能立体成像、准确定位,不仅可以大大缩短手术时间、提高手术精准率,而且大幅减少患者的手术创伤,医生与患者共同受益!”

    “以前的骨折手术一般使用小型C型臂,通过反复照射不同侧面的影像来了解骨折移位的具体情况,然后进行手术。但G型臂X光机配备了双发射及接收装置,可以实现正面、侧面,多角度同时成像,最终形成三维立体图像,更加精准的确定手术部位,提高手术的准确率。”该主治医生介绍道。

    在外观上,G型臂与C型臂最大的不同是轨道上安装两套影像系统,这两套影像系统观察的双平面呈直角正交,两只X射线发生器所发出的X射线将同时透过人体,从而将人体正位(X方向)和侧位(Y方向)的图像显视在屏幕上,利用高频X光控制器和双向同步控制技术实现双向X光的控制,并通过专用计算机软件技术实现双平面X射线实时成像,同时提供患者正位和侧位的医学图像。

    张军告诉记者,研制G型臂X光机最大的难点在于图像的清晰度。

    “当垂直交叉的双向高频X光同时发射时,两束X线的波长和频率完全相同,光波之间会发生相互干涉即相干散射,散射光子使探测的信号偏离X线强度的真实值,这样会在X线机监视器图像上形成不规则的阴影(或条纹)。”张军说,“X光散射会很大程度干扰成像质量,进而影响到临床诊断。”

    研发团队采用高频X光控制器和双向同步控制技术来实现双向X光的控制,用窄脉冲同步先后曝光,解决双向X线干扰问题,用高频X线控制器实现窄脉冲曝光,用CPU控制实现同步控制,进而完成整个双向X光控制。通过高脉冲得到真正动态的实时正侧位影像,从而对所有靠近神经、血管的手术提供安全保障。

    例如,在脊柱内固定手术置入椎弓根螺钉时,医生术前能够一次定位成功,而且在术中当螺钉通过狭小的椎弓根时,医生可以实时地看到椎弓根螺钉的进针方向、角度和深度,随时了解螺钉与骨皮质的位置关系,这样就避免了损伤椎管内外的脊髓神经及重要血管,最大程度地降低手术风险。

    “即时产生、即时观看、即时做决策。”惠尔公司市场总监张继良说,G型臂X光机的效率是传统C型臂无法比拟的。

    “在这个领域,我们还没有强大的竞争者”

    “从2011年开始生产,到如今我们已经卖了三四百台设备,年销售额过亿。”张继良说。

    对于惠尔而言,现在最大的困难在于产能不够。“现在完全是供不应求。”张继良告诉记者。

    不过在北京亦庄开发区,他们即将投产的新厂房将极大改变目前的现状。

    据了解,G型臂X光机目前已经在中国人民解放军总医院、复旦大学附属中山医院、成都大学附属医院、瑞士苏黎世大学附属医院等众多国内外医疗机构完成了临床应用,并出口至美国、挪威等国家。

    正是因为独特的技术创新水平和良好的市场前景,近两年,惠尔公司先后获得全球最大的生物医疗投资公司奥博资本Orbimed、北京长安创新投资管理有限公司、北京红杉信远股权投资中心等国内外知名风险投资机构注资。

    值得一提的是,2012年,惠尔在美国注册成立了全资子公司惠尔图像公司,建立了美国研发中心及海外销售中心。

    “目前我们在海外的收入能够达到30%。”张军说,为了进军海外市场,他们根据人种的差异,对机器进行了改良,更适合国外市场的需求。

    张继良认为,G型臂X光机取代C型臂X光机在手术中的普及应用将成为市场发展的趋势。“目前在这个领域,我们还没有强大的竞争者,包括国外。”

    由于惠尔很早就对其专利技术在国内外做了申报,进行专利封锁,所以很多竞争对手只能“望洋兴叹”了。

    也正是因为这种自信,这几年,惠尔公司积极参在欧洲放射学年会、美国骨科学年会、欧洲骨科学与创伤学联合会、北美放射协会年会等多项国际知名放射领域展会进行项目推广。在2014年第二十九届北美脊柱学会年会(NASS)上,凭借先进的技术创新水平和良好的市场发展前景,G型臂X光机荣获大会组委会颁发的最高技术奖,来自于全美各大神经脊柱外科中心的专家评委对G型臂X光机给予了极高的评价。

    “作为国内唯一拥有双平面X光实时成像技术自主知识产权的公司,我们将进一步促进数字化X射线成像系统技术升级,提高国产数字化医疗设备的科技水平,大大增强我国在高性能医学诊疗设备领域的国际影响力。”张军透露,他们的第三代产品更加轻便、智能,即将面世。