一種CT設備遠程控制系統的設計

薛曉琦，田 金

（北京大學第三醫院醫學工程處，北京 100191）

0 引言

CT設備作為醫療機構影像科室重要的診斷設備，能夠對肺炎患者進行有效的鑒別與診斷[1-3]。面對新型冠狀病毒肺炎（以下簡稱“新冠肺炎”）這種新型傳染性疾病，國家衛生健康委員會出臺的多版診療方案中均把CT影像學檢查作為診斷新冠肺炎的標準之一，大量疑似患者均需要進行肺部CT檢查。傳統的CT檢查流程需要操作技師在設備現場完成患者擺位、掃描參數調整、檢查床移動、曝光控制等操作，操作技師與患者存在密切接觸，且操作技師需要長時間在設備現場值守。由于新型冠狀病毒在密閉、不通風場所可能存在氣溶膠傳播的風險，傳統的CT檢查流程使醫務人員暴露在高風險環境中，容易引起交叉感染[4-6]。同時，為了應對新冠肺炎疫情，大量方艙CT設備、車載CT設備在短時間內集中進行安裝并開始為患者檢查，如采用傳統的CT檢查流程，短時間內需要配備大量的操作技師，這也對醫療機構提出了一定挑戰[7-10]。因此，本文設計一種便于操作的CT設備遠程控制系統，以實現操作技師遠程進行CT檢查操作，降低交叉感染風險，同時可減少對CT操作技師的數量需求。

1 CT設備遠程控制系統的設計

CT設備遠程控制系統由視頻/音頻采集設備、遠程計算機、按鍵控制器、按鍵觸發器等部件組成（如圖1所示）。該系統的硬件分別安裝在CT設備現場及遠程控制端，系統軟件安裝在遠程控制端。

圖1 CT設備遠程控制系統組成示意圖

在遠程控制端，遠程計算機通過因特網與CT設備主控計算機遠程連接，按鍵控制器及視頻/音頻采集設備與遠程計算機通過信號線連接。遠程計算機上裝有CT設備控制App，App包括設備參數控制模塊、設備現場數據模塊及遠程參數控制模塊，遠程計算機包括鍵盤、鼠標、顯示器等部件。操作技師通過CT設備控制App分別與CT設備主控計算機和按鍵控制器進行人機交互，從而實時獲取CT設備的運行數據和檢測數據，并可實時控制CT設備進行檢查床位置移動、X射線發射等操作。

在CT設備操作間內，按鍵觸發器的控制端與遠程按鍵控制器的輸出端相連，從而接收來自遠程控制端的按鍵觸發信號。按鍵觸發器可配置定制支架，根據不同CT設備的需要，定制支架可具有不同的形狀及固定方式。如圖2所示，按鍵觸發器還包括機械手系統，機械手系統由可編程邏輯控制器（programmablelogic controller，PLC）單元、微型電動機、推桿等部件組成。針對不同設備廠家的CT設備，機械手系統可以配置不同數量的推桿用于觸發相應的按鍵。當按鍵觸發器接收到來自按鍵控制器的遠程控制信號時，按鍵觸發器控制微型電動機運行并帶動推桿進行前后移動，以實現機械手系統對CT按鍵控制盒面板上相應按鍵的按下或松開動作。

圖2 按鍵觸發器機械手系統組成示意圖

在CT掃描間內裝有攝像頭及對講設備，攝像頭和對講設備與遠程計算機信號線相連，用于采集CT設備和患者的影像視頻以及實現CT設備操作技師與患者之間的音頻交互。

2 CT設備遠程控制系統的使用方法

在實際應用中，患者進入CT掃描間后，位于CT掃描間內的攝像頭實時采集患者視頻影像并通過網絡傳輸給遠程計算機，通過顯示器進行顯示，以便操作技師進行查看。操作技師使用對講設備與患者進行溝通，指導患者躺到檢查床上并擺出適當的體位。待患者躺在檢查床上且穩定不動之后，操作技師使用按鍵控制器向CT設備操作間內的按鍵觸發器發出控制指令，按鍵觸發器將按照控制指令觸發機械手系統對CT按鍵控制盒上的相應按鈕進行按下或松開的動作，從而實現遠程控制檢查床進行垂直及水平方向的移動，完成患者檢查擺位。完成患者檢查擺位之后，操作技師通過顯示器實時查看CT設備的系統信息及狀態，通過連接在遠程計算機上的鍵盤、鼠標完成患者信息錄入、掃描部位選擇、掃描條件選擇等操作，完成CT設備曝光之前的準備工作。當上述流程完成之后，CT按鍵控制盒上的曝光觸發按鈕將會亮起，操作技師通過按鍵控制器控制按鍵觸發器對該按鈕進行觸發，設備發射出X射線即開始掃描。整個檢查過程中，操作技師隨時可以遠程修改CT設備的參數或觸發CT按鍵控制盒上的按鍵，完成掃描開始、掃描停止、檢查床移動、參數修改等操作。掃描結束后，操作技師使用按鍵控制器將檢查床退出CT設備機架，通過視頻/音頻采集設備指導患者從檢查床上起身并離開CT掃描間。最后，操作技師可通過遠程參數控制模塊進行影像重建、影像傳輸、膠片打印等工作。

3 CT設備遠程控制系統的應用

為了評估CT設備遠程控制系統在實際應用中的效果，在1臺聯影CT790型CT設備現場搭建了測試環境，遠程控制端設置在院內另一臺CT設備的操作間。針對CT790型CT設備按鍵控制盒的形狀及按鍵布局，制作了相應的按鍵觸發器，5個微型推桿分別對應升床、降床、進床、出床及曝光按鈕。采用IP-Based KVM設備將CT設備主控計算機與遠程計算機進行連接，遠程計算機的顯示分辨力可達1 920×1 200。在系統測試實驗中，操作技師通過操作遠程計算機、按鍵控制器可實現CT檢查的全流程遠程操作，遠程控制延時較少，可滿足臨床檢查需求。為了評估CT設備遠程控制系統的工作效率，在系統測試實驗中的CT檢查床上放置模擬人體軀干的模體，操作技師采用肺部掃描序列對模體進行遠程控制掃描，并記錄完成掃描所需的時間。經10次實驗掃描后，統計各次檢查時間并取平均值，所得平均檢查時間為103 s。為了與常規現場CT檢查的工作效率進行對比，統計了10次真實患者行肺部常規CT檢查所需的時間，得到的平均檢查時間為98 s。由此可知，采用CT設備遠程控制系統所需的檢查時間與常規檢查非常接近，能夠保證臨床檢查的工作效率。

4 CT設備遠程控制系統的優勢

目前，常規的CT檢查需要操作技師在現場操作間內對患者進行CT檢查操作。操作技師易受傳染性疾病感染，并存在受X射線輻射的風險。本文設計的CT設備遠程控制系統通過遠程計算機控制按鍵控制器對按鍵觸發器發送控制指令，并通過按鍵觸發器對CT按鍵控制盒進行按鍵控制，解決了現有CT檢查需要操作技師對設備進行直接操作增加受傳染性疾病感染概率等問題，能夠有效保障醫護人員的安全。在應對新冠肺炎等疫情時，可能存在CT設備操作技師短缺的現象。可以將對應多臺CT設備的遠程控制系統部署到一個操作間內，一名操作技師即可遠程操作多臺設備，提高了技師的工作效率。還可采用輪班制度，使操作技師能夠得到有效的休息，減輕工作壓力。

5 結語

本文設計的CT設備遠程控制系統可使CT操作技師遠程完成CT檢查，且所需檢查時間與常規檢查非常接近，是一種替代傳統CT檢查方法的有效方式。但現有的設計方案也存在一定不足，體現在遠程控制信號的傳輸主要基于有線網絡，對于網絡環境的穩定性要求較高。隨著5G技術的迅速發展，未來將進一步向依賴高速無線網絡的CT設備遠程控制系統方向改進。