方舱CT在突发公共卫生事件中的协同应用

方舱CT在突发公共卫生事件中的协同应用

姜山1a,卢东生2,马秀华1b

1. 北京市大兴区人民医院 a. 医学工程部;b. 党委办公室,北京 102600;2. 首都医科大学附属北京友谊医院 医学工程处,北京 100050

[摘 要] 目的 为提高应对突发公共卫生事件的协同能力,满足及时快速的临床诊断需求,安装方舱CT是一种最快、最优的解决方案。方法 通过设计方舱CT的选用及安装方案,提出在设备选型、场地选址、用电保障、舱内布局、辐射防护、信息化建设等方面存在的问题及解决方案。结果 从方案设计到工程完工只用了7天时间,设备和机房满足医院感染控制与放射卫生防护要求,达到防护性能检测、剂量检测和质量控制检测的国家标准,设备交付使用后已正常运行100多天。结论 方舱CT能够快速和高效地用于突发卫生公共事件,提升医疗机构的筛查诊疗能力,在抗灾医疗救治协同行动中发挥重要作用。

[关键词] 突发公共卫生事件;方舱CT;协同应用

引言

突发公共卫生事件是指突然发生,造成或者可能造成社会公众健康严重损害的重大传染病疫情、群体性不明原因疾病、重大食物和职业中毒以及其他严重影响公众健康的事件[1]。CT机作为重要的影像学检查设备,能获取人体重要脏器的形态学信息,为应急救治提供有价值的影像学依据。在应对突发公共卫生事件时,大量患者需要依靠CT设备来方便、快捷、直观地跟踪判断病情的发展[2]。因此,很多医疗机构急需配备专用CT设备,从而开展应急影像检查、诊断和有效救治服务。但是由于其突发性,往往缺乏现成的满足CT设备安装需求的场地。

面对突发公共卫生事件的特殊时期及应急环境,使用方舱CT是一种最快、最优的解决方案。该方案不仅可以满足各类医疗机构对于可快速安装、支持大通量扫描、适应各种场地环境的CT设备要求,还可降低医患间的交叉感染风险。对于诊断能力不足的医疗机构,还可搭建远程医疗服务平台[3]。为此,本文通过对方舱CT安装方案的设计、设备性能的评价以及在突发公共卫生事件中的应用进行研究,并对应用过程中发现的问题提出优化建议。

1 设备选型

1.1 方舱选型

方舱CT可分为一体式方舱CT、可拆装式方舱CT和方舱式车载CT三种类型。

1.1.1 一体式方舱CT

一体化设计,可安置在室外或大型场馆,无需安装,运输至现场调试后即可投入使用。一体式机房出厂检测合格,辐射防护方面符合要求,但受到运输和装卸的限制,舱体面积一般不符合CT机房尺寸要求。

1.1.2 可拆装式方舱CT

通过工厂预加工墙、板、柱等构件的方式,可快速在场地内完成屏蔽房模块化组装,同时也支持快速拆装,符合相应场地转移需求,不受运输和装卸的限制,相对一体式方舱CT安装周期较长。

1.1.3 方舱式车载CT

适用于长距离运输和作战使用,不受场地限制,直接落地使用,方舱打开后即可检查,多为军队常用类型或由应急指挥中心同一调配[4-5]

对于具有固定场地的定点医院和基层医疗机构尽可能选用符合尺寸要求的一体式方舱CT或可拆装式方舱CT。

1.2 设备论证

目前,国内市场上有几个主流品牌的方舱CT,如GE公司生产的“昆仑”方舱,上海联影公司生产的“应急放射科”方舱,东软医疗生产的“雷神”方舱,明峰医疗生产的“方舟”方舱等,具体型号及技术参数对比见表1。

从CT检查功能上看,方舱CT适用于全身各部位的扫描,在突发公共卫生事件中方舱CT侧重于腹部、肺部、胸部检查。若为应急状态后使用考虑,选用综合机型较为合理。

从方舱运输条件来看,选用具有库存的一体式方舱CT或可拆卸式的方舱CT均可,由于突发公共卫生事件的特殊性,受库存量有限、设备运输局限等不利因素的限制,可拆装式方舱CT更具有优势。

从设备性能参数来看,肺部检查的病人本身憋气时间短,病变可能不易区分,需将减少呼吸伪影作为首要目标[6-7]。为此,需要减少单圈扫描时间和增大探测器覆盖范围,建议选用单圈扫描时间在0.6 s以下,探测器覆盖范围在20 mm及以上的机型;由于胸部扫描一般要求剂量不大,对于只用于应急状态下病人量不多的情况,建议选用3.5 M球管的机型。但如果用于腹部检查或者病人流量大,建议采购5 M球管、高压发生器功率≥50 kW的机型。

2 设备安装

为适应室外、室内不同场地的灵活安装需求,采用了特殊固定装置设计,支持快速拆装,CT机架及扫描床安装无需破坏地面。屏蔽房的墙体和屋顶采用防水、隔热的材料,室外安装场景下具备完备的雨水防护,满足CT设备运行环境要求。

2.1 场地选址

根据《医院隔离技术规范》要求[8],场地选择、建筑分区及隔离要求需要兼顾病人的检查流程、辐射防护要求和医院隔离技术规范,原则包括:① 机房地理位置相对独立、减少对人群的辐射损害;② 方便患者直接到达检查室,减少污染;③ 考虑风向,操作室门朝外,靠近医务人员安全通道;④ 方便机房内部用电及网络布置等[9]

本院方舱CT场地选在靠近发热门诊临时点东侧,位置空旷,病人通道与医护通道入口由隔离带及警戒线明确分隔,如图1所示。患者按标识指示从病人通道进入舱内检查,从而减少污染区的扩大;放射技师按院感要求防护标准实施防护后由医护通道进出操作间,最大限度地避免与患者接触。

图1 方舱CT场地平面示意图

2.2 用电保障

选址确定后,进行现场清理,进行线槽沟通道和电缆拉设的准备。本供电系统采用TN-S系统,采用独立电源分配机柜供电,从电源分配机柜至设备之间需拉设专用独立电力线缆,且不要在此电力线缆上接入大功率点感性负载,以免对设备产生干扰。

供电线缆将三相380 V交流电由附近建筑引入配电箱内。进线电缆必须采用多股铜芯线,线径满足电源内阻要求(网电源内阻应不大于150 mΩ)。接入配电箱额定电流为95 A的接触器,且电缆颜色和断路器规格必须符合标准电气安装手册的规定。配电箱对机房内的CT设备、空调系统、消毒设备等进行电源分配,同时屏蔽房内另提供多个220 V电源插座,支持高压注射器等额外设备的使用。

电源连接完毕后,要进行网电源电压测试、跳线检查、线缆连接检查、接地阻抗检查等相关测试,确保设备用电安全。

2.3 舱内布局

为加强医生和患者的个人防护,扫描间与操作间之间配备医患隔离门并各自具备独立出入口,扫描间内另配备紫外线消毒灯,可对扫描间进行自动消毒,降低患者间交叉感染的风险。扫描间与操作间分别配备独立空调,可远程启动,监控舱内温度,快速进入舒适工作环境,有效避免空调流通带来的病毒传播[2]

表1 主流品牌方舱CT技术参数

设备型号铅玻璃观察窗/mm铅当量上海联影uCT530 22 0.6 40 5.3 50 1700 Karl 3D迭代重建降噪算法 4 4西门SOMATOM go.NOW(黎明岛) 11.2 0.8 16 3.5 32 1700 Safire 3 3东软NeuViz 64In(雷神) 20 0.5 64 5 50 1750 ClearView 5 4飞利浦 ACCESS 12.8 0.75 16 3.5 37 1200 iDose4 3 3 GE Optima 540(诺亚1号) 20 0.5 16 6.3 53.2 1730 ASiR 3 3赛诺威盛 Insitum 64 s 24(含层间准直) 0.5 64 5.3 50 1800 具备 4 4明峰ScintCare16(方舟) 19.2 0.5 16 5.3 50 1700 具备 4 4探测器Z轴覆盖宽度/mm最快扫描时间(s/360°)单圈扫描层数/层球管阳极实际热容量/MHU高压发生器实际功率/kW可扫描范围/mm低剂量迭代降噪技术扫描间四周防护/mm铅当量

根据国家职业卫生标准《医用X射线CT机房的辐射屏蔽规范》[10]中对于CT装置安装位置的要求,在机房内,CT宜斜向安放,以便于操作者观察受检者;同时机房出入门应处于散射辐射相对低的位置,如图2所示。

图2 方舱CT舱内布局示意图

2.4 辐射防护

根据国家职业卫生标准《医用X射线CT机房的辐射屏蔽规范》[10]中对于机房屏蔽的要求,机房的辐射屏蔽应同时满足下列要求:① 扫描间四周采用高密度铅全面防护,防护当量不小于2 mmPb;② 扫描间与操作间之间设置铅玻璃观察窗,防护当量不小于2 mmPb。

考虑到疫情期间CT工作量较大,新安装CT设备机房的屏蔽防护应不小于2.5 mmPb当量[2]

2.5 信息系统建设

方舱CT为临时紧急筹建,需要与现有的医院信息系统进行对接,医生在发热门诊的医院信息系统进行开单,放射信息管理系统进行病人信息登记,技师扫描后确认所有图像并技术传输至医学影像存档与通讯系统(Picture Archiving and Communication Systems,PACS),加快方舱CT的扫描速度,减少舱内的工作时间。

在互联网和云技术迅猛发展的今天,可以采用云PACS系统替代传统的PACS系统,将影像传输至云端,无需服务器和繁杂的网络线路,方便区域内的互联互通,为多学科会诊提供方便及时的信息[11]

3 设备验收及应用

3.1 防护性能检测

按照《医用X射线诊断放射防护要求》[12]及国家卫生健康委办公厅关于印发职业健康技术服务机构新冠肺炎疫情防控工作指引的通知[13]要求,在CT扫描中心放置CT体部模体,模体圆柱轴线与扫描面垂直,检测条件为:120 kV,350 mAs,14.6 s,使用剂量率仪AT1123对CT扫描室四周进行检测;扫描室的防护检测点选择距离机房屏蔽体外表面0.3 m处,检测位置包括放射工作人员操作位、控制室观察窗、控制室门、控制室门周围、机房门周围等,检测结果机房门剂量当量率为0.48,其余位置均≤0.12 mSv/h,防护性能合格。

3.2 CT剂量检测

对于剂量测量,参考《X射线计算机体层摄影装置质量控制检测规范》[14],采用TM160剂量模体(头部:160 mm,体部320 mm),10 cm电离室的检测条件,将CT体模放置在CT机架旋转轴的中心,分别在中心、上、下、左、右距体模的表面向里10 mm处的圆孔内插入剂量率仪AT1123,采用典型扫描条件,利用X线输出评价系统分别测量对应的头部和体部CT剂量指数(CTDI100),分别计算头部和体部加权CT剂量指数(CTDIW)。

将CTDIW计算值和厂家说明书给出的CTDIW典型值进行比较,计算变化幅度,检测及计算结果详见表2。

表2 头部和体部加权 CT 剂量指数(CTDIW)检测结果

扫描部位 检测条件头部CTDIW计算值/mGy CTDIW典型值/mGy CTDIW变化幅度/%模体35.939.9-10断层扫描,120 kV,230 mAs,1 s,22 mm体部模体39.345.7-14断层扫描,120 kV,500 mAs,2 s,22 mm

3.3 图像质量检测

为确保扫描图像质量,需要在设备安装完毕后,通过验收检测确定是否符合技术要求,主要从水的CT值、噪声水平、层厚偏差、均匀性、高对比分辨力等参数分析检测数据。在验收检测中,除水的CT值采用标准圆柱型均质水模体外,其余项目均采用CT性能模体Catphan?700(图3)进行检测。Catphan?700性能模体由一个20 cm外壳和其内部的6个模块组成,分别为CTP682、CTP714、CTP515、CTP721、CTP723、CTP712,如图4所示。

图3 Catphan?700模体

图4 Catphan?700模体内部结构

检测步骤:① 摆放模体,打开激光灯,使其定位线与模体的刻度线重合;② 进入系统检测界面;③ 进行摆模检测;④ 设置床的起始位置,将定位框拖至模体可被扫描的区域。控制扫描床向前移动,将模体放置扫描范围内;⑤ 逐项进行图像质量检测扫描。

CT质量控制检测项目及结果见表3,结果表明CT各项性能指标较稳定,均符合要求,设备处于良好的待用状态。

表3 质量控制检测项目及结果

检测项目 检测要求 指标 参考值 检测结果定位精度(定位) 定位 0 ±2 mm内 合格定位精度(归位) 归位 -0.2 mm ±2 mm内 合格定位光精度 内定位光 0.5 mm ±2 mm内 合格扫描架倾角精度0 ±2°内 合格重建层厚偏差长方体模体或倾角仪S>2 mm 0.3 mm ±1 mm内 合格1 mm≤S≤2 mm 18% ±50%内 合格S<1 mm -0.04 mm ±0.5 mm内 合格CT值(水) 水模体内径-0.7 HU ±4 HU内 合格均匀性 0.8 HU ±5 HU内 合格噪声 0.346% <0.35% 合格高对比分辨力18~22 cm,CTDIW<50 mGy,噪声检测层厚10 mm CTDIW<50 mGy 7 lp/cm 线对数>常规算法:6.0 lp/cm 合格CTDIW<50 mGy 12 lp/cm 线对数>高分辨力算法:11 lp/cm 合格低对比可探测力 -- 1.72 mm <2.5 mm 合格CT值线性 -- 30 HU ±50 HU内 合格

在以上参数中,高对比分辨力、低对比可探测力不仅是CT设备质量检测和质量控制的重要参数,也是对CT图像质量性能评价的重要指标。采用Catphan?700模体中的CTP714模块测量高对比分辨力,CTP714模块中30组线对组呈同心圆环状排布,如图5所示。在高对比分辨力中,滤波函数的选择和重建视野的大小对测量结果均有很大的影响。为了便于以后数据比较,检测条件固定为120 kV、230 mAs、层厚5.5 mm、视野250 mm、标准算法选用H_SOFT_B,高分辨力算法选用H_VSHARP_C。采用Catphan?700模体中的CTP515模块测量低对比可探测力。在低对比可探测力中,X线剂量的选择和层厚的大小对测量结果均有很大的影响。为了便于以后数据比较,检测条件固定为120 kV、230 mAs、层厚11 mm、视野230 mm、标准算法选用B_VSOFT_A,高分辨力算法选用H_VSHARP_B,如图6所示。

图5 Catphan?700模体算法图像

注:a. 标准算法图像,对高分辨率线对显示能力为7 lp/cm;b. 高分辨力算法图像,对高分辨率线对显示能力为12 lp/cm。

图6 Catphan?700模体算法图像

注:a. 标准算法图像,测量对比度为0.5%的目标物低对比度显示能力为5 mm;b. 高分辨力算法图像,测量对比度为0.5%的目标物低对比度显示能力为7 mm。

4 讨论

方舱CT常应用于军队系统作为长途运输和野战机动使用,由于其安装周期短,兼顾机房、设备、隔离防护、消毒、诊断等优势,方舱CT首次快速、高效地应用于公共卫生事件中。但是与固定CT相比,方舱CT在设备安装、结构布局、外部环境等方面还存在不同程度的局限性[15-16]。从设备安装来说,部分方舱为浮搁钢板的安装方式,受外部环境影响较大,如车辆通过时方舱和设备跳动明显,对病人图像和球管寿命产生不良影响;从结构布局来说,虽然配备医患独立门,通过隔离带设计不同路线达到防护目的,但医患门安装在对侧或不同边隔离效果更好;从外部环境来说,一般方舱CT安装在空旷位置,用水、用电均存在局限性,外部舱体易受腐蚀和损坏。工程师需要结合方舱CT自身特点,根据维修记录和定期的质量控制结果,个性化制定方舱CT的保养时间和项目。

另外,在应急状态下方舱CT和正常CT主要用于肺部扫描,肺部扫描属于中低剂量扫描模式,在投入正常使用后,辐射防护检测结果会有一定差别。因此,新增的放射诊疗设备在疫情结束后仍需继续使用,应按法律法规规定,补办放射诊疗技术和医用辐射机构许可等相关手续[17]。同时,应该缩短辐射防护检测周期,关注操作人员辐射剂量,加强辐射安全管理。

5 结论

本研究探讨方舱CT的安装方案设计、设备性能评价以及在应对突发公共卫生事件过程中的协同应用,对于合理应用方舱CT,在突发公共卫生事件中更好地发挥其独特作用,具有重要的现实意义。目前我院方舱CT经过防护性能检测和验收检测,设备和机房均达到医院感染控制与放射卫生防护要求,并且已安全运行100余天,证明在应急状态下方舱CT可以作为医疗机构放射诊疗的工作基地,为医疗机构提升筛查诊疗能力提供技术保障,为本区域抗灾医疗救治协同行动中发挥了积极重要的作用。

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Collaborative Application of Shelter CT in Public Health Emergencies

JIANG Shan1a, LU Dongsheng2, MA Xiuhua1b
1. a. Department of Medical Engineering; b. Party Committee Office, Beijing Daxing District People’s Hospital, Beijing 102600,China; 2. Department of Medical Engineering, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China

Abstract: Objective To improve the ability of collaborative response to public health emergencies and meet the need for timely and rapid clinical diagnosis, the installation of shelter CT is the fastest and most optimal solution. Methods Through the selection and installation scheme of the shelter CT design, the existing problems and solutions in the aspects of equipment selection, site selection,power supply security, cabin layout, radiation protection and information construction were put forward. Results It only took 7 days from the design to the completion of the project. The equipment and machine room met the requirements of nosocomial infection control and radiation health protection, and reached the national standards of protection performance detection, dose detection and quality control detection. The equipment has been in normal operation for more than 100 days after delivery and use. Conclusion The shelter CT can be used quickly and effi ciently in public health emergencies, which improves the screening and diagnosis capacity of medical institutions and plays an important role in the coordinated action of disaster relief medical treatment.

Key words: public health emergency; shelter CT; collaboration application

收稿日期:2020-10-29

作者邮箱:jsabc35@126.com

[中图分类号]R197.34

[文献标志码]A

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2021.01.029

[文章编号]1674-1633(2021)01-0133-04

本文编辑 王晨晨