:::

產業技術評析

移動式影像(CT in a BOX)技術發展分析
發表日期:2021-07-07
作者:郭大維(工研院)
摘要:
2020年受到COVID-19影響,不管是臨時醫院或既有之醫院在面對大量病患下,都會面臨醫學影像設備不足的問題。目前可移動式醫學影像設備之發展,主要為X光機及電腦斷層掃瞄(CT)為主,其目的是希望減少病患移動距離,以避免在移動過程中增加COVID-19感染風險。

全文:

一、COVID-19推動CT in a BOX發展

2020年受到COVID-19影響,全球主要疫情區域之醫院發生病患於短時間大量湧入狀況,為因應此狀況,多個國家於一般旅館、公家機關宿舍及體育館等處,建立臨時病床來容納病患或採用方艙醫院模式,於大型公共空間建立多個臨時醫院。不管是臨時醫院或既有之醫院在面對大量病患下,都會面臨醫學影像設備不足的問題,也因此在2020年帶動可移動式之醫學影像設備發展。

目前於可移動式醫學影像設備之發展,主要為X光機及電腦斷層掃瞄(CT)為主,其目的是希望減少病患移動距離,以避免在移動過程中增加COVID-19感染風險。而移動的範圍多仍以在單一醫院使用為主,儘可能讓設備可以更貼近病床,但CT除機型較大外,其價格昂貴,並非每家醫院都具備CT來診斷患者,也因此,將CT放入貨櫃中(CT in a BOX),再透過卡車來拖動CT成為解決方案之一。

CT為疫情重要篩檢與判斷工具,雖然RT-PCR核酸檢測扮演重要篩檢角色,但以2020年2月之研究顯示,CT對COVID-19感染的敏感性為98%,而RT-PCR檢測的敏感性為71%。雖然近期RT-PCR之檢測敏感度提高,但CT不僅可更快速的檢測,且可透過影像呈現其它併發症,也因此CT為疫情下之影像診斷重要設備。

為了讓CT可讓更多醫院及患者使用,GE於2020年RSNA展出已在法國Henri-Mondor醫院推出的”CT in a box”解決方案,將CT置入於36平方米的長方型空間內,並可透過吊車來移動及裝設此移動式CT,除法國外,GE後續已於英國、中國大陸及印度等國家都裝置多個CT in a box,以因應疫情大量檢測之需求。

二、CT in a BOX之重點考量因素

目前多家大廠已開發低輻射量的CT設備,讓單次掃瞄的患者於一次性的CT掃瞄風險已降低許多,但對於醫生及放射師而言,如每天必須多次重複接受CT的週邊輻射量,累積下來則非常危險。也因此,CT in a BOX的重點已不是CT設備的種類,而是如何將醫院的安全性轉移至CT in a box所需的環境或車輛上,如GE於法國所使用的CT型號為Optima CT系列,重量約2.5噸,而在印度的環境則是使用全由印度製造的GE-Revolution ACTs EX,其重量約1.5噸。

(一)GE CT in a BOX設計要素

為了醫生與放射師的防護,CT in a BOX著重於鉛屏蔽的環境設計,於印度設計及開發的屏蔽外體是由4mm厚的波紋鋼所製成,其外殼具備防輻射、防火及隔音功能,整體尺寸為40ft x 11ft x 9.5ft。為了讓醫生及放射師得到防護,於CT檢查室及控制室之間設有鉛屏蔽牆及防護窗戶,技術人員和臨床醫生可由控制室內遠距操作機台及執行成像,並透過窗戶來在觀察患者,也因此設有檢測室及控制室二道氣密門。

另一重點為空氣調節,因為CT成像時產生大量的熱能,讓較為狹窄的檢測室溫度升高,也因此需讓檢測室內保持恆定溫度,即約攝氏22度,在小空間內提供冷、暖及通風之調節。另為減少病毒感染機會,需使用負壓式空間設計,並透過HEPA過濾器協助空氣交換,以紫外線快速掃瞄來殺死病毒,整體清潔流程必須快速且有效,以因應多位患者立即使用。除空氣調節外,另搭配安全電纜、強化地板、照明和固定裝置,讓整體空間具備安全功能和淨化措施。
 

圖1 GE CT in a BOX

資料來源:GE;工研院產科國際所 ITIS研究團隊(2021/07)
圖1 GE CT in a BOX

 

(二)中國大陸車載移動醫用CT方艙設計要素

中國大陸為強化其CT in Box之機動性與環境適應能力,將CT in a Box之理念結合至移動卡車上。車載方艙設計是使用中國大陸重汽汕德卡車頭及底盤,最大總承重重量為26,000kg,前方載重為7,000 kg,後段載重為19,000 kg。此設計是使用賽諾威盛的64切CT,並將CT固定於車輛底盤。

1.艙體設計

方艙上部安裝空調室外機組和通風機組,方便冷熱交換和通風,並具備加濕和空氣淨化功能;中間區域為控制室,可操作CT及進行遠距會診;下部區域為電力供應系統。整車箱板採用專用複合板,兩側為玻璃鋼面板。方艙頂板裝置紫外線燈管、照明燈及空調風道等。

2.輻射防護

方艙是依據中國大陸國家職業衛生標準“醫用X射線CT機房的輻射遮罩規範”(GBZ/T180-2006)設計,機房外的人員受到照射的年有效劑量應<0.25 mSv;空氣比釋動能率在距機房外表面0.3 m處<7.5 μSv/h,以CT方艙使用賽諾威盛64切為例,其在影像拍攝時,最大電壓為140 kV,電子伏為10~420 mA。

3.減震保護

於CT安裝8個減震器,減震器內部結構是由螺旋金屬絲相互嵌合的網狀結構,在運輸中使減震器處於彈性,並加裝保護和限制裝置,避免因突發狀況讓減震器超出彈性範圍。於CT設備的減震,需將球管、探測器和高壓產生器進行固定,避免運輸過程中帶來的衝擊力對CT設備造成損壞。為了防止持續的振動造成螺絲鬆動脫落,於主要連結處之螺絲及螺母處加特製彈簧墊片並使用固定膠強化。
 

圖2 中國大陸車載移動醫用CT方艙設計

資料來源:中國重汽集團;工研院產科國際所 ITIS研究團隊(2021/07)
圖2 中國大陸車載移動醫用CT方艙設計


三、可移動式CT產業發展狀況與趨勢

COVID-19疫情帶動影像設備小型化及可移動性發展趨勢,本文所提之CT in a Box,其設計主軸並非從CT小型化著手,而是透過週邊環境設備來提高其機動性,其設計考量載重、艙體設計、CT設備種類、電源供應、輻射防護、減震保護、易於清潔、資訊化系統及人員進出動線以減少接觸等多個層面,而其可移動的優點為可因應即將擴建的多個臨時急診室與床位,讓CT的使用更具靈活性與利用性。

除了CT in a Box外,多家國際大廠也推出可移動之CT,如2013年被Samsung收購的NeuroLogica於2005年已推出8切的CereTom可移動式頭頸部CT,2017年,Samsung將此CT搭配以色列公司MedyMatch之AI平台,透過AI可更快速得知腦出血和血栓,更適合使用於顱骨手術前之判斷。Samsung也於2017年RSNA展出新機型16切的OmniTom,仍維持輕巧可移動的特性,而Samsung於2021年也強調其小型化的特性可更便於安裝至救護車內,稱為SmartMSU專案,讓第一線急救可以快速診斷腦部出血性中風或腦血栓狀況。除了CT,NeuroLogica於2009年也已推出單光子電腦斷層掃描(SPECT) inSPira HD,仍專注於腦部影像,其電子伏為80-200 keV,適用於癲癇、帕金森氏症,腦中風、阿爾茨海默氏病及老年癡呆症等之診斷。

Siemens於2019年RSNA推出的移動式CT“SOMATOM On.site”,已於2020年通過FDA,且得到德國紅點設計獎,其功能也是使用CT進行頭部檢查,強調其移動式CT可推到患者床邊,以降低COVID-19在醫院傳播的風險。而SOMATOM On.site得到紅點設計獎最大的原因是簡化醫療工作流程,其新用戶界面myExam Companion更加智慧化,不論放射師經驗如何,透過智慧化定位,myExam Companion都可以幫助放射技師檢查結果保持其一致性。患者照射完頭部CT影像,放射師將患者由檢測平台移下後,CT會自動將影像檔發送至醫院放射影像儲存系統(PACS),讓醫院的醫生及放射師可以立即檢查掃描結果,這些簡化的流程讓影像呈現更快速且一致,降低放射失誤,讓患者更安全且縮短處理時間。CT設備上的影像攝影機可讓放射師於操作螢幕上即時查看,更輕鬆控制儀器。另外,在移動便利性上,SOMATOM On.site之推動把手符合人體工學並結合動力,讓其在狹小空間也能更精確的定位。

此外,中國大陸的江蘇摩科特醫療科技於2020年也推出移動式小型CT,型號為MCT-I,該機型為16切之CT,其技術主軸強調使用新型稀土材料陰極X射線管,使用稀土發光材料具備發光譜帶較窄、色彩鮮豔、光吸收能力強、轉換效率高、發射波長分佈區域寬及螢光壽命長等優點,另外物理效能方面具備耐高溫、可承受大功率電子束、高能輻射和強紫外光的特性。16切的MCT-I與8切的Samsung CereTom相比,具備掃瞄時間較快,中心輻射量36.27 mGy較CereTom的82.52mGy低,平均功耗0.29KW.h較CereTom的0.47KW.h低等優點。而MCT-I也是使用於腦科重症急救、急性腦血管疾病和腦科創傷等手術之診斷。

全球在COVID-19疫情影響下,為減少接觸性感染,可移動或攜帶式影像系統的使用可減少病患移動的時間與距離,且其可攜帶或可移動設備因體積較小,具備更易於消毒的特性,成為疫情期間醫學影像設備主要開發趨勢。醫療影像設備預期在近二年將會有更多具備效益之設備或功能推出,除前述之便利性、易清潔消毒、更快速及更準確外,結合COVID-19併發症之AI分析及疾病準確診斷等會有更多突破,也促進醫療影像設備的市場持續上升。而疫情的穩定才是醫學影像設備使用的關鍵,在疫情狀況回穩下,帶動各類醫學影像之使用狀況,也讓醫學影像設備之使用也逐漸回穩。


(本文作者為工研院產科國際所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)

 


* 點閱數644
更新日期:2020-04-08

回上一頁 回首頁