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。