射线检测控制系统

射线检测控制系统（精选9篇）

射线检测控制系统 篇1

摘要：射线检测广泛应用于管道焊缝内部质量的检验,如果控制不好,将会引起漏检、误判,甚至人为错判,使管道在安装过程中留下质量隐患。针对石油化工装置管道射线检测过程中存在的一些问题,本文结合实例进行了分析,从管道单线图管理、不合格对接焊缝重焊、监督抽查等方面提出了管道射线检测的质量控制措施。

关键词：管道,射线检测,质量,控制

射线检测是石油化工装置管道安装过程中最常用的无损检测方法,广泛应用于管道焊缝内部质量的检验,射线检测结果直接作为管道焊接质量评定的依据。但是,如果控制不好,将会引起漏检、误判,甚至人为错判,使管道在安装过程中就留下了质量隐患。

石油化工装置管道焊接接头无损检测是质量管理的重点和难点。尤其是石化企业大型装置的管道安装工程,其管道不仅数量多,而且纵横交错,无损检测质量控制难度较大。因此,做好管道射线检测质量控制工作非常重要。本文从管道单线图管理、不合格对接焊缝重焊、监督抽查等方面介绍了中海炼化惠州炼油分公司在石油化工装置管道射线检测质量管理中所采取的一些控制措施,可供借鉴。

1 管道单线图管理

1.1 管道单线图的作用

管道单线图是文献[1]要求的反映管道现场实际安装情况的重要资料,是确保管道焊接质量具备可追溯性的主要管理方法,同时管道单线图也是检测单位射线检测台帐的重要数据来源。在石油化工管道工程建设中,管道对接焊缝射线拍片复位不相符的问题,大多是因为管道单线图管理混乱造成的。

造成管道焊接对接焊缝射线拍片复位不相符的主要原因有:(1)施工单位在现场不按单线图指定位置安装预制的管段,混用预制管段且不及时更改管道单线图;(2)管道焊接对接焊缝标识管理不规范,尤其是对接焊缝标识移植、填写不及时或标识不齐全;(3)管道单线图不是按现场实际情况绘制,而是由技术人员随意编制,应付交工。

1.2 管道单线图的主要内容

管道单线图在文献[1]中有相关的规定,但没有管道单线图格式。施工单位应根据实际情况编制切实可行的管道单线图管理规定。要使管道单线图既能真实反映现场管道的实际安装情况,又具备长期的可追溯性,同时也便于过程质量的监督与控制,要求管道单线图要实行动态更新,将焊缝的变化及时体现在管道单线图上。管道单线图应包括如下主要信息:工程名称、施工图号、管线名称、管线编号、工艺参数、管线规格、管线材质、无损检测比例、无损检测合格等级、对接焊缝总数、固定焊缝数、焊工编号、对接焊缝编号、返修标识、扩探标识等。只有对管道单线图进行严格的动态管理,才能确保管道单线图与现场管道的实际安装情况一一对应,才能避免管道对接焊缝射线拍片复位不相符的情况。

2 不合格对接焊缝重焊

管道焊接对接焊缝射线检测不合格返修有局部返修和重焊(指把原有焊接接头割掉重新焊接)两种方法。采用哪种方法返修,主要由该对接焊缝缺陷的累计长度和分布情况而定。只有当缺陷累计长度较长且缺陷分布较散、局部返修难度较大或返修次数超过验收标准规定时,才采取重焊的方法。

重焊在管道对接焊缝焊接质量控制过程中存在一些管理漏洞。在工程建设中,施工单位容易与检测单位串通好,对不合格焊缝不返修,而是让检测单位在其它已经合格的对接焊缝上拍片充当不合格对接焊缝的返修片,导致不合格缺陷仍然遗留在实体之中。

由此可见,不合格对接焊缝重焊的质量控制非常重要。为了使不合格缺陷能得到真正的返修,确保管道对接焊缝的焊接质量,不仅要严格控制不合格对接焊缝的重焊处理,而且必须由工程监理人员对不合格对接焊缝的重焊进行监理见证,同时留下见证资料,作为过程控制资料之一归档保存。对于没有委托监理的零星工程项目,建设单位应指定专人对管道不合格对接焊缝的重焊进行专门管理。

另外,实行完全独立的第三方检测,检测单位与建设单位签订合同,避免检测单位直接受施工单位的制约也能在一定程度上防止作假行为的发生,保证工程质量。惠州炼油分公司在生产运营期已经采用这种管理模式,有效地控制了管道射线检测质量,从而保证了管道施工质量。

3 监督抽查

3.1 管道对接焊缝质量RT监督抽查

对管道焊缝的焊接质量进行监督,最有效的手段是在现场进行RT监督抽查。通过RT监督抽查可以约束施工单位、检测单位的质量行为,验证检测单位的检验结果。RT监督抽查由建设单位或质量监督部门组织有资质的第三方无损检测单位进行。第三方无损检测单位与建设单位签订合同,完全独立于施工单位和施工检测单位。监督抽查要坚持突击性和长期性相结合,针对性和随机性相结合。抽查的原则是,抽查要覆盖各种施焊条件、所有焊工、转动焊对接焊缝和固定焊对接焊缝,高温高压管线、材质为裂纹倾向性大的管线以及焊接环境条件差的管线应适当提高抽查的比例。

管道对接焊缝射线检测一次合格率是反映焊接质量好坏的一个重要指标,也是工程创优评优的重要指标之一。施工单位总是想方设法采取各种措施来提高对接焊缝射线检测一次合格率。从实践及客观的角度,不能排除施工单位指使施工检测单位采取按指定对接焊缝拍片、返修片不加返修标记等手段,人为地提高对接焊缝射线检测一次合格率。因此,当监督抽查的合格率远低于施工检测单位的合格率时,就说明该工程很可能出现了人为提高对接焊缝射线检测一次合格率的现象。此时,建设单位或质量监督部门应分别对责任单位进行严厉的处罚,同时应强制施工单位在原有检测比例的基础上加大检测比例,做进一步的扩大检查。

在惠州炼油项目建设期间,我们把与建设单位签订合同的第三方检测单位称为独立检测单位,负责对施工检测单位的射线检测结果进行现场监督抽查和RT底片监督审查。通过采用这种管理模式,取得了良好的效果,有效地保证建设期的施工质量。

3.2 对接焊缝RT底片监督审查

RT底片监督审查(在惠州炼油项目建设期间称为RT底片复评)也是射线检测质量监督抽查的重要内容之一,文献[1]中也明确规定了管道系统试压前应对射线检测报告进行审查确认。

3.2.1 底片监督审查需提供的资料

(1)经施工单位技术人员、监理工程师确认的《射线底片报审表》,该表至少包括施工信息、报审确认信息、管道检测信息等内容。施工单位技术人员、监理工程师必须确认《射线底片报审表》中数据的准确性。

(2)与《射线底片报审表》相一致的所有底片。必须要求施工检测单位的射线底片全部报审,但监督审查可采取抽查的方式。

(3)与《射线底片报审表》相一致的管道单线图。

(4)与《射线底片报审表》相一致的评片记录,初评、复评签字。

3.2.2 底片监督审查的主要内容

(1)检测比例:

审查是否按焊工计算比例,审查检测比例是否覆盖各种规格、各种施焊环境(防止集中拍片)、固定焊对接焊缝检测比例是否不低于40%。管道公称直径等于或大于500 mm时,要按每个焊接接头的焊缝长度计算比例。涵洞、碰口焊缝等标准规定的必须100%检测的对接焊缝不能计入局部探伤的比例[1]。

(2)工艺纪律执行情况:

工艺纪律执行情况的审查内容为:①是否存在一次多片曝光;②是否以障碍为理由同一对接焊缝缺片、少片,确实因障碍无法拍片时,必须由监理工程师确认,并采取其它补充检验方法;③对接焊缝返修片的返修标记及相关的扩探情况;④横向裂纹漏检角K值是否符合标准要求;⑤对同一对接焊缝的重复拍片情况;⑥底片初评、复评制度的执行情况。

(3)底片透照质量:

底片灵敏度、底片评定的准确性、缺陷的漏评和错评等。

4 结 语

石油化工装置管道的射线检测质量控制难度很大,且隐蔽性很强,如果管理不到位,射线检测过程中存在的一些问题很容易带到工程实体中去,造成工程质量隐患。但是,根据笔者的实践经验,对文中所述几个容易出现问题的环节采取相应措施,石油化工装置管道射线检测的质量是能够得到有效控制的。

参考文献

[1]SH3501—2002,石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范[S].

射线检测控制系统 篇2

定义：

未熔合是指焊缝金属与母材金属可焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。影像特征：

根部未熔合的典型影像是连续或断续的黑线，线的一侧轮廓整齐且黑度较大，为坡口或钝边的痕迹，另一侧轮廓可能较规则，也可能不规则。根部未熔合在底片上的位置就是焊缝根部的投影位置，一般在焊缝的中间，因坡口形状或投影角度等原因出可能偏向一边。坡口未熔合的典型影像是连续或断续的黑线，宽度不一，黑度不均匀，一侧轮廓较齐，黑度较大，另一侧轮廓不规则，黑度较小，在底片上的位置一般在中心至边缘的1/2处，沿焊缝纵向延伸。层间未熔合的典型影像是黑度不大的块状阴影，开关不规则，如伴有夹渣时，夹渣部位黑度较大。一般在射线照相检测中不易发现。

条状缺陷

• 不属于裂纹、未焊透和未熔合的缺陷，当缺陷的长宽比大于3时，定义为条状缺陷，包括条渣和条孔。

射线检测控制系统 篇3

关键词：射线；技术；检测

引言：

近年来的技术发展作用之下，复合材料作用范围的持续扩大使得各行业领域对于复合材料自身性能的完整性提出了相当严格的要求。复合材料主要是指：经由两种，或者是两种以上不同性质的材料，在化学性、物理性技术手段的作用之下，组成形成的具有全新理化性能的材料。复合材料最大的特点在于：将不同材料属性上的优势充分结合起来，达到了提高复合材料综合性能的目的，可以满足不同的要求。文章主要探讨射线检测技术在复合材料无损检测中的应用要点与优势，以期有助于实践工作的开展，达到优化并提升复合材料无损检测质量的重要目的。

一.射线检测技术在复合材料检测中的应用

（一）康普顿背散射成像技术的应用

康普顿背散射成像技术自上世纪80 年代发展至今已有数十年，其同样属于射线无损检测技术的研究范畴，在复合材料无损检测领域中有着独特的作用价值。

在利用康普顿背散射成像技术对复合材料进行检测的过程当中，其所依赖的基本工作原理在于：借助于X 射线与物质相互作用过程当中所产生的康普顿背散射效应，在不同位置，不同散射角角度作用之下所反映出的康普顿背散射光子数，获取被测定复合材料区域电子密度的分布情况。

通过对重建技术的应用，获取相对于复合材料而言的三维密度分布图像。在当前技术条件支持下，整个康普顿背散射成像检测系统主要由以下几个部分所构成：

其一为扫描运动自动控制系统；

其二为计算机图像处理与显示系统；

其三为探测采传系统，其四为运动机械系统。

康普顿背散射成像技术具有广泛性，不受检测对象的任何尺寸限制，因此，十分适合复合材料、铝合金以及塑料等材料的检测。

（二）计算机断层扫描成像技术的应用

计算机断层扫描成像技术是一种建立在计算机技术基础之上的无损检测技术，现阶段在复合材料无损检测领域中有着相当广泛的应用价值。

在当前技术条件支持下，依托于计算机断层扫描成像技术所形成的整个无损检测系统主要由以下几个部分所构成：

其一为探测器系统；

其二为数据采集系统；

其三为计算机控制系统；

其四为准直器操作系统；

其五为机械扫描系统。

在将该技术作用于复合材料无损检测领域的过程当中，主要的工作过程可以概括为：首先，通过机械扫描的方式，获取被检测无损材料断层方面的关键数据信息，然后，在计算机控制系统的干预下，利用所获取的检测数据信息进行图像的重建，生成结构清晰的图像。

期间需要特别注意的一点是：由于计算机断层扫描成像技术是建立在无损检测基础之上获取被检测复合材料二维灰度图像的，故而，被检测断面内部的结构组成情况可以通过图像灰度的方式加以辨识。在此基础之上，还可通过扩大断层二维图像扫描范围与宽度的方式，根据二维图像生成三维图像。

相较于传统意义上的胶片照相技术而言，计算机断层扫描成像技术能够更好的避免在影像重叠方面的问题，且对于提高生成图像灵敏度而言也有几位重要的意义。更加关键的一点是：计算机断层扫描成像技术具有数字型特点，所获取数据信息能够及时进行放大处理、压缩处理，以方便数据的传输，具有远距离观测的实用价值。

在当前国内对计算机断层扫描成像技术的应用过程当中，多作用于的检测对象包括碳/碳、碳/酚醛等复合材料，解决了这些材料在传统检测技术下存在的问题与不足。特别是由于计算机断层扫描成像技术具有数字化方面的优势，故而还可作用于对航天、航空等一类精密性产品的无损检测领域中，实现对应用范围的拓展与完善。

（三）射線实时成像技术的应用

射线实时成像技术是伴随着电子学成像方法迅速发展起来的一种无损检测技术。在作用于复合材料无损检测领域的过程当中，根据成像物体变动图像的迅速改变，在无损前提下，评估复合材料内部存在的缺陷与问题。

对比传统意义上适用于复合材料检测的胶片摄像照射技术而言，本技术方案的优势更加突出：

其一，合理控制了射线检测下的持续曝光时间，降低了人体受射线辐射的影响；

其二，能够使所获取图像的动态范围得到合理的提升，达到提高图像处理效率的目的；其三，整个检测作业的开展对曝光时间具有较高的宽容性。

射线实时成像技术在作用于复合材料无损检测过程中的基本流程如图1 所示。对于压力容器行业、车辆制造行业、以及军工制造行业所涉及到的各类复合材料而言，射线实时成像技术均具有相当确切的作用价值。

目前来看，应用射线实时成像技术的检测系统主要有三种类型：

其一为微焦点射线实时成像检测系统（本系统可应用射线实时成像技术完成对各类电子元器件以及工件的检测作业）；

其二为工业射线实时成像检测系统（本系统支持对工业领域内各种常见复合材料的检测作业）；

其三为阵列射线实时成像检测系统（本系统主要作用于对机场、车站等相关领域复合材料的检测作业）。

在各检测系统成功作用于多种领域复合材料检测作业的期间，表现出了相当快的发展速度，除具有较高的检测灵敏度以外，还具有相当突出的分辨率优势以及动态范围优势。

二.射线检测在复合材料无损检测中的发展趋势

（一）射线检测方法和无损检测设备的实践

随着电子技术和计算机技术的迅速发展，数字射线照相技术和计算机模拟与仿真技术正逐渐成为射线无损检测技术研究和应用的热点。特别是非胶片数字射线照相技术而言，相对于传统意义上的无损检测技术来看，非胶片数字射线照相技术还具有检测成本低廉，环境污染小的优势，综合效益突出，是复合材料无损检测领域最为主流的发展趋势之一。

除此以外，复合材料无损检测领域中对于相关计算机技术以及仿真技术的应用也更加的集中与广泛，计算机技术被广泛应用于包括系统设计优化，结构配置优化，检测工艺优化，虚拟检测优化在内的各个工作环节当中，除能够改进无损检测工艺以外，还对于缩短无损检测装置生产周期有重要价值。

除射线检测技术的发展以外，相关的无损检测设备也能够取得更加广阔的发展。结合技术层面的发展趋势来看，未来复合材料无损检测领域中，相关射线检测技术设备的发展特征可以概括为以下几个方面：

其一是数字技术及自动识别技术；

其二，高智能化和图像显示功能；

其三，大型化和模块化，其四自动检测系统的研制。

高性能探测器系统及与cr 有关的技术，如：微焦点CT 成像技术、锥束CT 成像技术、倾斜入射及非完全扫描重建的CT 成像系统等技术更是成为当前研究的热点。

（二）不同复合材料射线检测技术的发展

借鉴国外在有关复合材料无损检测技术发展方面所取得的经验，笔者认为，为了进一步提高并巩固复合材料无损检测质量与效果，还应当根据待检测复合材料的不同类型以及属性，采取对应的检测方法，制定射线检测的相关程序与无损检测标准，提高复合材料无损检测的科学性水平，使射线检测技术及相关设备在实际应用中能够有法可依。

同时，相关标准程序的构建还能够使我国有关复合材料无损检测技术的发展更加积极的与国际发展趋势相接轨、相融合。

三.结束语

综上所述，。

随着近年来射线检测技术的不断发展与更新，射线检测技术的检测能力以及检测范围都取得了相當长足的进步，其在复合材料无损检测中的作用价值也是相当突出的。无损检测技术最大的优势就在于检测的无损性。从复合材料无损检测的角度上来说，以射线检测技术的应用最具典型特征，可以说已成为复合材料无损检测的重要技术工具之一。

参考文献：

[1]徐丽，张幸红，韩杰才.射线检测在复合材料无损检测中的应用[J].无损检测.2004（09）

[2]葛邦，杨涛，高殿斌，李明.复合材料无损检测技术研究进展[J].玻璃钢/复合材料.2009（06）

[3]郁青，何春霞.无损检测技术在复合材料检测中的应用[J].工程与试验.2009（02）

X射线检测系统的演变 篇4

从容应对各类密度的食品

即食餐(无论是包装好的饭菜还是冷冻食品)的兴起对许多食品生产商产生很大的影响:生产商压实、包装好的饭菜包含多种密度食品,会导致X射线成像比较“乱”,从而对识别污染物带来新挑战。此类情况的发生对检测污染物的图像分析软件提出了更高要求,对于成像“杂乱”且密度不均匀的产品,X射线材质甄别(MDX)技术尤其有用,是解决该问题的不错办法。

MDX技术最初用于安全部门,能够通过化学成分来确定材料,并能检测和剔除以前无法检测的无机污染物,比如玻璃碎片、石块、橡胶和某些塑料。以前,在难度较大的产品应用中,X射线或任何其它常规手段均无法检测出产品中的异物。但是,新的产品检测系统现在采用MDX双能算法,现如今这种算法可显著提高污染物检测效果。

应用广泛的X射线检测系统,适应发展新形式

市场上初露头角的另一个趋势是不同形状的创新包装日渐增多,为了成功吸引购物者对产品的关注,食品生产商需要推出新式和创新型包装设计,比如特殊形状的食品容器和特殊纹理的玻璃瓶。这些创意设计旨在让消费者感受不同的包装,然而,这些变化也给食品生产商带来了挑战。生产商不得不调整之前校准、用于扫描标准类型包装的检测设备,以便能够准确地分析用于非典型包装形式的新形状、尺寸和材料。应用了最新技术的X射线检测设备可同时进行广泛的在线质量检测,比如检查灌装量、质量测量和检查缺件,以在分量超限时提醒生产商,从而避免浪费。曾经,玻璃罐、瓶子和复合材料容器等直立容器的底部是检测盲点。如今,采用不同光束几何形状的检测设备可从多个角度照射产品,从而轻松检查这些容器的底部。

生产商经常遇到一个类似的问题:在检测容器内的金属污染物时,锡罐或箔袋中的产品影响检测工艺。箔或金属包装食品中的金属和外来污染物是不可能用传统金属检测设备检测出来的。然而,随着X射线检测技术的发展,这个问题已得到解决,因为金属薄膜或箔包装对检测水平已没有显著影响。

持续升级,满足不断变化的需求

由于中国是全球最大的食品出口国之一,因此中国生产商迫切需要遵守国际食品安全法规和全球公认的食品安全标准。食品法规以及大型零售商的要求已经成为业内提高X射线检测工艺的动力,虽然不存在关于使用X射线检测指南的法律规定,但生产商仍有义务建立可靠、予以完整记录的产品检测程序。危害分析与关键控制点(Hazard Analysis Critical Control Point,HACCP)管理体系通过分析和控制生物、化学和物理危害来处理食品检测。生产商将HACCP管理体系贯穿于食品生产的各个阶段和制备工艺(包括检测、包装和分销)。

随着越来越多的创新包装进入食品市场,X射线检测设备将继续升级,以预测并满足不断变化的需求。同时,由于零售商要求更高,食品安全法规得以强化,产品生命周期每个阶段的合规性和可追溯性变得越来越重要。最后,所有产品检测设备将均需加以调整,既用作管理手段,又用作食品安全措施。

射线检测控制系统 篇5

1 仪器和方法

1.1 检测仪器

以该地区60家医疗机构于2015年1~12月间使用的90台常规医用X射线诊断设备为研究对象, 其中医用X射线拍片机65台, 医用透视机30台。60家医疗机构中公立医疗机构48所, 民营医疗机构12所。医疗机构的分布有一定的代表性。

1.2 检测方法

该次检测的项目包括医用X射线拍片机和医用透视机影响质量控制状态。X射线拍片机的检测指标为:曝光时间、峰值电压、过滤、输出量线性、输出量重复性、有用线束半值层;有用线束垂直度、光野与照射野一致性;受检者体表空气比释动能率。透视机的检测指标包括透视荧光空间分辨率、透视荧光屏的灵敏度、受检者体表空气比释动能率、低对比度测试卡分辨力、影响增强器屏前空气比释动能率及影像增强器系统亮度自动控制。

1.3 检测和评价标准

该次检测均依照《医用X射线诊断卫生防护标准》《医用X射线诊断影像质量保证的一般要求》《医用X射线诊断卫生防护监测规范》《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》《医用X射线诊断设备影像质量控制检测规范》《计算机X射线摄影 (CR) 质量控制检测规范》进行。[2]

1.4 质量控制措施

(1) 样本抽取的代表性。该次研究采取分层随机抽样的方法选取样本, 考虑到了经济发展水平、医疗机构的类型及放射诊断业务范畴等因素的影响, 确保选取的医疗机构与X射线诊断设备具有代表性, 并客观反映了该地区放射诊断设备的质量控制水平。

(2) 设备。该次研究中所使用的医用X射线诊断设备均为医疗机构中正常使用的设备, 经过了国家法定计量部分的检定和校准, 其运行状态正常, 且处于有效使用期限内, 功能完好, 未出现过严重的设备故障问题。

(3) 检测人员。参与该次研究的检验人员均接受了专业的技术培训, 并于检测前达到了专业的操作水平, 检测过程中, 均严格按照技术规范和标准进行操作, 检测现场的条件符合专业要求, 无其他影响因素。

(4) 数据处理。该次研究中相关的技术资料均使用均数加减标准差 (±s) 的形式进行表示, 所得计量资料采用t检验, 计数资料采用2检验, 当P<0.05时, 所得数据的差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同类别医疗机构的检测结果

该次研究中, 公立医疗机构共48所, 检测设备70台, 其中, 1级公立医院检测台数为18台, 合格率为61.11% (11/18) , 2级公立医院检测17台, 合格率为55.56% (10/18) , 3级公立医院检测24台, 合格率为58.33% (14/24) , 门诊部检测11台, 合格率为45.46% (5/11) 。民营医疗机构共12所, 检测设备20台, 其中民营医院检测15台, 合格率为26.67% (4/15) , 门诊部检测5台, 合格率为20% (1/5) 。结果显示, 公立医疗机构的医用X射线诊断设备检测合格率在45.46%~61.11%之间, 民营医疗机构的检测合格率在20%~26.67%之间, 两组差异有统计学意义 (P<0.05) 。

2.2 不同来源机型检测结果

该次检测的设备中, 国产机有51台, 包括深圳安健、蓝韵、上海医疗、万东、中科美伦等品牌。进口机39台, 包括飞利浦、德国西门子、加拿大IDC、德国影美科恩、意大利JMD、东芝、岛津、日立等品牌。经检测, 国产机的合格率为49.28%, 进口机的合格率52.37%, 两组数据差异无统计学意义 (P>0.05) 。

2.3 各个项目检测结果

该次研究对65台医用X射线拍片机和30台医用X射线透视机的影像质量控制进行了检测, 从所得表1、表2可以看出, 拍片机的检测单项合格率在76.92%~93.85%之间, 透视机的检测单项合格率在42.86%~86.67%之间, 拍片机的合格率要高于透视机, 两组差异有统计学意义 (P<0.05) 。

3 讨论

按照规定, 放射诊疗设备在安装、应用、维修、零件更换时, 需经过省级以上卫生行政部门资质认证的检测机构的检测, 确认合格后才能继续使用。医疗机构应于每年或者每季的固定时间对医用X射线诊断设备进行状态检查、保养和维修, 确保设备功能的稳定性, 避免其对临床诊断结果产生不利影响。影像设备的质量是医生确定患者病情状况的重要工具, 它决定了治疗方案的科学水平, 对患者的治疗过程有着直接的影响, 因此, 加强对影像设备的检查是至关重要的。

该次调查结果显示, 该地区医疗结构放射诊断设备质量控制检测合格率在20%~61.11%之间, 检测单项合格率在42.86%~93.85%之间, 与山东省、广西省的检查结果相一致, 但低于北京市、广东省和浙江省等省份[3]。从所得结果来看, X射线拍片机的峰值电压单项检测合格率较高, 达到了93.85%, 光野与照射野一致性的单项检测合格率较低, 仅为76.92%, 这种情况主要是与放射工作人员未能按照要求控制光野有关, 部分工作人员为了达到较好的扫描效果, 通常会增加照射量, 使受检者受到了不必要的照射, 这种情况容易引发安全事故, 不利于患者的身体健康, 因此应当在今后的应用过程中多加注意。透视机中, 低对比度测试卡分辨力的单项检测合格率最高, 达到了86.67%, 影像增强器屏前空气比释动能率最低, 为42.86%, 这种现象可能与放射人员操作不规范有关。从医院类型来看, 公立医院的检测合格率要明显高于民营医院, 造成这种现象的原因在于民营医疗结构规模小, 实力弱, 对放射诊断设备的重视程度不足, 投入的资金数量较少, 没有按照规定进行及时的保养和维修, 导致医用X射线诊断设备性能相对不稳定, 使用寿命受到影响。另外, 从机型类型来看, 国产机和进口机在检测合格率上差异并不大, 造成这种现象的原因主要有两方面, 一方面, 部分进口机以次充好, 所用零件的质量不高, 另一方面, 设备安装人员对进口机不熟悉, 安装和调试上出现了问题, 导致使用效果不佳。该次研究所得的结果基本与其他研究资料的结果相一致[4,5]。

综上所述, 该地区的医用X射线诊断设备影像质量控制情况良好, 但与发达省份之间还存在着一定的差距, 尤其是在光野与照射野一致性、影像增强器屏前空气比释动能率等薄弱环节上差距较大, 还需要进一步规范和注意。总的来说, 为了保证医用X射线诊断设备的影像质量, 医疗机构需要派专门的技术人员, 对设备进行全方位的检测与维护, 保证设备的使用状态及稳定性符合临床应用要求, 尤其是民营机构, 应该提高对X射线诊断设备的重视程度, 及时更换陈旧的设备和零部件, 加强资金投入, 保证诊断结果的准确性。设备操作人员应提高自身的业务水平, 加强学习, 严格按照规定进行操作, 掌握先进的技术和理念, 及时发现设备可能存在的问题, 避免影响临床诊断结果, 为疾病的治疗提供科学依据。

摘要：目的 探讨和分析医用X射线诊断设备影像质量控制检测的结果, 为临床诊断工作提供科学依据。方法 对该地区于2015年112月间使用的医用X射线拍片机、透视机的主要性能指标开展状态检测和评价。结果 对95台X射线设备影像质量控制进行检测, 其中医用X射线拍片机65台, 医用透视机30台, 公立医疗机构的医用X射线诊断设备检测合格率在45.46%61.11%之间, 民营医疗机构的检测合格率在20%26.67%之间, 二者之间的差异有统计学意义 (P<0.05) 。拍片机的检测单项合格率在76.92%93.85%之间, 透视机检测单项合格率在42.86%86.67%之间, 拍片机影像质量检测合格率较透视机高, 两组差异有统计学意义 (P<0.05) 。结论 从该次检测结果来看, X射线诊断设备影像质量控制情况良好, 但还存在着一定的不足之处, 需要做进一步的改进。

关键词：医用X射线诊断设备,影像质量控制,检测,应用价值

参考文献

[1]周建.关于常规医用X射线诊断设备影像质量控制检测结果的分析[J].医疗装备, 2015, 9 (6) :16-17.

[2]王心韬, 施文华.福州市医用X射线机影像质量控制检测结果与分析[J].中国辐射卫生, 2015, 6 (22) :626-628.

[3]李贞, 李全太, 卢峰, 等.2012年山东省64台医用诊断X射线机质量控制检测与评价[J].中国辐射卫生, 2013, 6 (11) :712-715.

[4]郑森兴, 郭进瑞, 张燕, 等.2012-2013年福建省医用X射线诊断设备质量控制检测结果分析[J].中国辐射卫生, 2014, 6 (12) :522-524.

射线检测控制系统 篇6

强力运送带(钢绳芯输送带)是带式运送机导向和载运的主要组成部分,在煤矿行业中获得普遍应用。煤矿运送带可否稳定可靠、高效地运行直接关系到矿方的安全生产。煤矿企业的重组发展,对生产自动化集成的要求越来越高,钢绳运送带的荷载量增大,检修停机时间缩短。若运送带突发撕裂等事故而未及时发现,引起整条输送带断裂,极有可能出现重大安全事故。因此,保持强力运送带完好状况的在线检测是煤矿生产中的重要环节[1]。

为确保强力运送带安全可靠工作,有必要采用一种方法检测输送带内钢丝绳芯在运行过程中的状态变化,保证煤炭较重、空气潮湿等环境下,避免强力输送带发生事故。强力运送带检修强度降低、节省能耗和工时,使用寿命延长。采用X射线探测方法、数字视频处理算法,能实现远程实时检测运送带图像,检测出钢丝绳芯接头拉伸、锈蚀、断裂等故障问题,提供及时的报警信息。因此,在避免事故发生、保证人员安全、减少经济损失方面效果显著。

1 X射线成像系统原理

X射线是具有波粒二象性的一种电磁波,是人类眼睛不可观测的射线。它具有透视物体的能力,但对于不同的物质的穿透能力而有差别,其穿透率随被照距离及厚薄度而变化,满足一定的衰减定律。若射线强度为J0,透过输送带射线强度为Jx,则衰减公式为。其中,μ为衰减系数;x为被检测物体的厚度。可见物体厚度x越小、衰减系数μ越小,透过输送带的射线穿透力就越强[2]。

用于检测的输送带内部钢丝绳衰减系数μ比胶带层大,透过的射线强度Jx相对较小,在图像上显示较暗亮度,而胶带层则亮度较大。在线检测出钢丝绳芯接头有拉伸、断裂时,缺陷部位在图像上体现出来的光量是不同的,通过图像灰度技术分析,并与正常的运送带进行比较,判断其损坏程度。

2 系统组成及工作原理

基于X光的强力运送带检测系统主要包含以下几部分,X射线源、X光探测卡(DH卡Detector Head)、图像采集卡(SP板Signal Processing)、数据转换传输板、Ethernet通信系统和上位机(PC)等,其系统组成如图1所示。

2.1 硬件结构介绍

(1)X射线源。X射线源(发生器)供电采用220 VAC,主要部件为X发光器和控制器,光源发生器又称管头,控制器预留有以太网通讯口,可通过环网交换机直接连接上位PC机,实现远程收发控制射线发生器的启停,检测过压、过流、超温等数据,从而达到保护设备正常工作的目的[3]。

(2)探测器。该系统选用。XDAS-V3系列探测器模块,SENS-TECH的探测系统主要包括探头(DH)、信号处理板(SP)、接口适配器。

X光探测卡是在线检测穿透强力输送带的核心部件,为一个线阵探测器阵列,由多块DH板首尾相连而成,DH板上布有硅光二极管阵列和闪烁晶体以实现不可见光到可见光和可见光到电信号的转换;每块DH板有64个通道,即每块包含64个像素,像素宽度为1.6 mm,0.2 ms<T<10 ms(T为积分时间),为了满足能一次性检测到输送带全部截面以及图像采集速度等要求,可根据输送带宽度采用多块DH板和多块SP板[4,5,6,7]。

图像采集卡(SP),实现模拟量信号采集,模拟量信号再A/D转换为数字信号。

转换传输板由FPGA模块、电源模块、SDRAM存储器和FLASH存储器、串口等外围模块组成,保证数据的高速传输,可通过以太网接口与PC机直接进行通讯。

2.2 系统工作原理

探测器和X射线源固定在运送带的支架上,被检测运送带以一定速度相对切割移动,探测器逐行采集穿透物体的X射线。探测器先将其信息转换为可见光,可见光转换为电信号,电信号与敏感元件吸收的单元X射线能量的模拟量信号电流成正比。采用A/D转换为数字信号,并送人FPGA中进行滤波和平均化处理后,将数据传输给嵌入式芯片,嵌入式芯片处理完成后通过以太网或光纤传输给上位机。上位机采用开放的系统应用软件,运用模式识别算法对比提取是损伤状况、接头序号和位置判断等情况,若遇隐患,提早预警。而且,以太网通讯的可靠性、实时性,可实现多台检测系统设备的联机协同控制,硬件系统组成结构图(图2)。

3 系统图像处理软件

通过实验累积及调研分析后,研发上位机应用系统软件,该系统软件的可视化图像处理可以清晰、完整的检测运送带的任意位置。开发的系统应用软件能实现以下功能(图3)。

(1)软件启动后,能够管理设备电源,做到工作时使设备通电;不工作时,将X光源发生器、线阵检测器等电源关闭,以延长设备的使用寿命。

(2)为了获取良好的采集图像质量,可通过软件调节射线源管电流、管电压等参数以及探测器相关参数。

(3)对探测器采集传输进来的图像数据能够实时显示,对多条输送带实时检测。

(4)能够存储实时检测的输送带视频用于后续图像分析,同时也可投入钢丝绳断绳、接头抽动和带面损伤的检测算法,实时地发现故障并报警。

(5)存储的视频和图像包含输送带名称、检测时间、故障类型、故障位置等信息,对存储的图像进行人工分析后,能添加备注信息,并把这些信息存入数据库,以报表形式呈现给用户查看和打印。

(6)对视频数据、图像数据、数据库备份等数据能进行管理操作[8,9,10,11,12,13,14,15]。

4 系统检测结果及分析

采用VS2010和My SQL设计开发应用软件。单击“启动”按钮,系统开始录像,把采集的图像写入视频流,直到用户点击“停止”为止。检测完成后,系统会自动生成报表(图4),并存储在系统自定义的存储目录下的Report子母录,文件名称为检测时间字符串。主运输送带在线检测结果显示:距1接头94.105 m,断绳长度77.76 cm(图5)。

5 结语

射线检测控制系统 篇7

关键词：压力容器,无损检测,X射线实时成像系统

在如今科学技术迅速发展的时代, 人们对于无损检测技术的要求越来越高, 数据采集技术, 计算机技术以及图像处理技术构成的人机交互界面, 电机伺服系统等新技术慢慢被推广应用到无损检测方面。这些技术不但能够减少检测人员的工作量, 而且能有效地提高检测效率和检测质量。从另一个角度来说, 人机交互界面操作较为简单, 并且检测参数容易修改, 能够有效地进行集中管理。X射线实时成像技术作为一种新型的无损检测技术, 越来越受到检测人员的重视。

1 X射线实时成像原理

X射线实时成像的检测原理和X射线胶片照相检测原理一致, X射线透过压力容器焊缝时, 因为压力容器缺陷和母材对射线的吸收状况有所差异, 所以会呈现出不同的X光图像。实时成像就是通过图像增强器, 将X光图像转变成可见光图像, 经过摄像机接收后变成数字图像, 检测人员根据图像, 利用专用软件来评定缺陷性质和位置, 完成压力容器的无损检测。

2 X射线实时成像系统在检验过程中的主要问题

2.1 图像转换与获取

X摄像实时成像系统将X射线透视图像转化成数字化图像必须通过多次光电和电光转化, 此过程中光电和电光转化会产生噪音, 导致获取的图像信噪比低, 图像容易出现变形, 从而对检测结果的分析评价产生一定的影响。因此, 使用检测效率高, 灵敏度以及分辨率高, 噪声小, 动态范围和成像面积大等特点的平板探测器对高质量图像的获取具有很大意义。

2.2 图像处理

高质量图像能够使检测人员有效的辨别出被检工件存在的缺陷, 获得高质量图像不仅跟原始图像的质量有着密切关联, 而且跟图像的后期处理也有很大的关联, 因此, 是否拥有一款功能强大可靠的图像处理软件是X摄像实时成像系统好坏的重要因素之一。

2.2.1 预处理

利用X射线实时成像法获取的图像具有很多特点, 例如:灰度区间窄, 图像噪声较多, 缺陷边缘不清晰, 缺陷特征有时被覆盖, 因此, X射线实时成像获取的图像应进行预处理, 预处理主要是进行图像去噪以及图像增强。

第一:进行图像去噪处理。观察并分析噪声形成的过程并在实际图像中进行排除, 噪声主要是比较分散的白点或者黑点颗粒噪声, 对图像进行过滤和平滑, 从而排除噪声干扰, 使图像实际显示出来。滤波处理图像要求保持图像清晰, 并且不能破坏图像轮廓以及边缘重要信息。

第二:进行图像增强处理。如果图像的对比度以及亮度没有达到图像要求, 就需要对图像进行增强处理。进行图像增强处理的方法有很多, 既可以人工调节, 也可以软件自动调节, 最终获得清晰准确的高质量图像。

2.2.2 缺陷提取

X射线实时成像检测的关键在于精确地提取缺陷。缺陷的提取主要有两种方法:

第一:X射线数字图像背景波动较大, 需要先处理图像背景, 然后通过适当阈值分割法对缺陷进行提取;

第二:X射线数字图像对比度低, 需要先增强图像对比度, 再通过图像处理算法进行缺陷提取。

由于工件材料、构造、加工方法和环境的差异, 每种工件的数字图像都存在一定差异, 应采用合适的图像处理法对缺陷进行提取。

2.3 缺陷描述

不同的材料种类以及工作环境, 出现的缺陷种类不同。而不同缺陷所呈现不同图像特征, 体现在图像的位置, 形状, 端部尖锐度以及边界平直度等几个方面。所以, 必须缺陷图像进行认真的观察和分析, 辨别出缺陷种类, 并对缺陷的特征及参数进行整理和描述。

2.4 缺陷评判

目前X射线实时成像系统的应用过程中, 缺陷自动评判技术还不够完善, 容易出现误判漏判, 因此缺陷的评定方法主要还是通过人工方式进行。

3 X射线实时成像系统与传统胶片射线照相检测的比较

与传统胶片射线照相相比, X射线实时成像系统形成的图像质量高, 操作速度快, 灵敏度高, 但设备更复杂, 对检测人员要求也更严格, 因此检测费用更高。

4 结语

X射线实时成像系统目前还存在许多技术问题, 首次投资成本也是影响X射线实时成像系统发展主要原因。在科学技术迅速发展的时代, 数字化、智能化、图像化、实时化的X射线成像系统是X射线无损检测未来的主要运用方向, 发展和提升X射线实时成像系统的硬件技术和软件技术, 对这种检测方法的应用意义重大。

参考文献

[1]金崇林.压力容器无损检测技术运用综述[J].化学工程与装备, 2011, (03) :98-99.

[2]刘颖韬, 郭广平, 杨党纲, 等.脉冲热像法在航空复合材料构件无损检测中的应用[J].航空材料学报, 2012, (01) :72-77.

射线检测控制系统 篇8

1 锥束CT的基本特点

锥束CT是一种低剂量的X射线扫描系统, 主要由一个或者多个可旋转的圆锥形X射线发生器和一个与此相应的图像接收器组成。X线发生器围绕投照体做环形数字投照, 然后将投照数据重建后形成三维图像[1]。相较于普通X射线CT, 锥束CT主要有以下特点。

(1) 锥束CT数据获取方式与普通CT不同。普通X射线CT采用线性探测器, 而锥束CT采用面状探测器, 即将患者的整个检查区域置于一个探测器下, 同时产生不同组织器官的图像。锥束CT获得的初始图像是二维投影, 经过图像重建可使其转换成一个三维数据集。相比于普通X射线CT, 利用锥束CT重建算法, 可使二次重建的三维图像伪影明显减小[2]。对于大多数的锥束CT系统, 利用普通的个人电脑即可在<20 s的时间内完成数据的重建处理。在一个正交坐标上, 允许在轴向位、矢状位、冠状位上重建三位图像。对于重建后的图像, 可以通过窗宽、窗位来调节亮度和灰度。利用图像后处理软件可以根据代表不同组织如骨表面和牙齿的窗宽、窗位值, 重建不同组织的三维图像。

(2) 锥束CT空间分辨率较高, 患者吸收剂量较低。锥束CT具有体素各向同性的特点, 即在重建的锥束CT图像中冠状位数据和轴向位数据具有同样的分辨率[3]。在应用于牙科成像时, 锥束CT的空间分辨率远超过了其他类型的CT。有研究表明, 锥束CT的空间分辨率范围为0.076~0.4 mm, 而螺旋CT的空间分辨率为0.5 mm[4]。就成像质量而言, 锥束CT和螺旋CT均为可靠的检查手段, 对于微小的骨性结构, 锥束CT可提供更优质的可视化细节, 并且锥束CT图像可获得尺寸精确的线性和角度来测量颌面骨性结构和标志[5,6]。研究显示, 锥束CT在较高空间分辨率的情况下, 所致患者吸收剂量远<普通X射线CT, 可降低60%[7]。锥束CT扫描检查所致患者剂量与采用的照射视野大小有关, 采用小的照射视野甚至低于普通X线全景片[8]。当然, 锥束CT的照射剂量要>常规牙科X射线摄影。

(3) 锥束CT在软组织成像等方面存在不足。在软组织成像细节方面, 锥束CT不及普通螺旋CT, 所以在临床上要严格注意适应症的选择[9]。有研究结果表明, 与口内片和全景片检查相比, 口腔颌面锥束CT并不能提高龋病诊断的准确率, 故不建议在临床中仅仅为了诊断龋病而使用口腔颌面锥束CT[10,11,12,13,14]。欧洲口腔颌面放射学会发布的锥束CT应用指南也不建议用口腔颌面锥束CT作为牙髓病、根尖周病、牙周病和牙创伤的常规X线检查方法[15]。

2 锥束CT的应用现状

锥束CT具有影像精确、扫描快速、投照范围可自行选择、操作简单、价格低廉等特点, 已被应用于多种医疗实践中, 主要包括以下几方面。

2.1 口腔颌面部成像

锥束CT能清晰地观察传统的影像学方法无法显示或较难显示的一些复杂细小的解剖结构, 如颏管、副颏管和副颏孔、上颌窦壁血管、颞下颌关节、骨小梁、下颌切牙管、舌孔和舌管、根管、牙周组织等。而且, 锥束CT比传统的影像学方法能够提供更加准确的颌骨精细结构的测量数据, 其测量的数据与真实值的误差仅为0.1 mm[6]。

(1) 牙体、牙髓疾病诊断。研究表明, 锥束CT在发现牙根骨折, 尤其是对于一些常规X线检查难以辨识和发现的不完全牙根骨裂方面具有独特的优势。在用于确认根尖病变的大小、位置、与周围组织的关系时, 亦可以提供客观准确的信息。有研究比较分析了牙科DR (以电荷耦合装置 (CCD) 为探测器) 、CR (以IP板为探测器) 和锥束CT3种不同设备检查根管的效果, 发现锥束CT根管数目的检出率高于其他两种方法[16]。此外, 锥束CT可以提供牙体和牙髓的三维图像, 而其他口腔摄影方法没有此功能。

(2) 牙种植。锥束CT在评估颌骨质量、提高种植体植入准确性、减少手术创伤和并发症、降低手术风险、提高种植成功率等方面起到关键作用[17]。例如, 在牙种植术前需要对颌骨的质量和重要解剖结构进行评估, 对术区颌骨的骨量、种植体植入的方向进行准确测量。利用软件将锥束CT的数据构建为可视化数字三维模型, 并在模型上设计手术方案, 定位种植体植入的最佳位置, 指导制作种植模板, 完成种植修复, 可以提高牙齿种植的成功率[18]。利用锥束CT的配套软件, 医生可以直观地向患者展示种植过程, 种植后的效果。牙种植术后, 医生可以比较直观地评价种植体周围骨结合情况, 评估种植体稳定性, 为开展后期的义齿修复提供依据。

(3) 正畸治疗。锥束CT可用于制定正畸治疗计划、评价正畸治疗的组织变化。多项研究[19,20,21]显示, 在颅骨测量中, 锥束CT较头颅侧位片测量更准确。正畸医生用锥束CT可以在三维方向上快速准确测量患者颌面部的软硬组织[22,23]。锥束CT在埋伏尖牙定位方面也比传统检查方法精确[24,25]。锥束CT可以帮助医生在水平和垂直方向准确地定位种植体的位置[26]。Hilgers等[27]的研究表明, 锥束CT能精确监测正畸治疗过程中颞下颌关节和下颌骨的变化。此外, 锥束CT还可用于正畸治疗后牙根吸收、牙根接近等并发症的评估。

2.2 乳腺成像

O'Connell等[28]比较了锥束CT与传统乳腺X射线摄影在患者剂量、影像覆盖范围和图像质量等方面的区别。传统乳腺X射线摄影致乳腺平均腺体剂量为2.2~15 m Gy (6.5±2.9) m Gy, 而锥束CT致乳腺平均腺体剂量为4.0~12.8 m Gy (8.2±1.4) m Gy, 两种方法所致患者剂量相差不明显。影像覆盖范围方面, 锥束CT在侧面、中间、后部等位置表现优于传统乳腺X射线摄影, 而在腋下位置则不如后者。图像质量方面, 对于包块和钙化灶的显示, 锥束CT与传统乳腺X射线摄影的一致性达到83.7%。该研究表明, 锥束CT可用于从胸壁到乳头整个乳腺的成像, 有足够的空间分辨力和对比分辨力检测包块和钙化, 且所致患者剂量与传统乳腺X射线摄影一致。当然, 将锥束CT应用于乳腺成像, 目前仍处于研究探索阶段, 在临床上并未普及。

2.3 引导肿瘤放射治疗

锥束CT是引导放射治疗的重要工具, 在放射治疗过程中可测量和修正摆位误差、计算肿瘤靶区范围、验证靶区剂量等[29]。目前已出现将锥束CT和直线加速器整合到一起的产品。在放射治疗过程中, 锥束CT可监测人体内高对比度结构及体表标志在每次治疗过程中位移情况。而且, 可根据锥束CT图像进行三维摆位, 并指导个体化的分割治疗。未来, 锥束CT将被更广泛地应用于辅助肿瘤放射治疗, 提高治疗效果。

2.4 介入放射学应用

C-臂锥束CT是将被应用于介入放射学的下一代成像技术。C-臂锥束CT具有多维的软组织成像、强大的靶区预处理和引导功能、实时多维的术后评估等特点, 这使得复杂的心血管/非心血管介入放射学手术成为可能。而且, 这些特点也为减少碘化造影剂、降低患者和医务人员的照射剂量奠定了基础, 并且大幅提高治疗指数。C-臂锥束CT用于介入放射学的最大局限在于它的平板探测器, 尤其在肝脏介入时, 不能显示肝脏的全貌[30]。

3 锥束CT质量控制的检测参数及方法

质量控制是通过对X射线诊断设备的性能检测和维护, 对X射线影像形成过程的监测和校正来保证影像质量的技术[31,32]。质量控制检测分为验收检测、状态检测及稳定性检测, 我国现行的关于X射线计算机断层摄影装置质量保证的标准主要为医用常规X射线诊断设备影像质量控制检测规范 (WS76-2011) 和X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范 (GB17589-2011) 。锥束CT与普通X射线计算机断层摄影装置存在一定区别, 因而适用于CT机的验收检测、使用中CT机的状态检测及稳定性检测的规范不完全适用于锥束CT的质量控制检测。当前, 我国针对锥束CT的质量控制标准, 仅有个别探索性研究报道。本文综合国内外文献资料, 列出了锥束CT设备质量控制检测的主要关注点。

当前, 对于锥束CT设备的质量控制主要包括:X射线管和发生器、剂量参数、影像质量和图像显示。欧盟建议的锥束CT质量控制参数及控制标准[15], 见表1。

3.1 X射线管和发生器

X射线管和发生器对于获得高质量的图像至关重要, 因此首先应对它进行质量控制。针对锥束CT的X射线管和发生器的质量控制指标主要包括:射线输出的可重复性、射线输出的线性、过滤、管电压、照射野的大小、漏射线等。这些指标的测试, 除照射野的大小、漏射线外, 其他指标可参考医用X射线摄影设备的质量控制方法, 但对于锥束CT需考虑在不同的模式 (如定位模式、CT模式等) [33]下进行测试。测量照射野的大小时, 可以将胶片或者一个CR盒放在设备的等中心位置处, 使其暴露在不同的视野里, 比较获得图像的实际照射野和设备定义视野的大小。漏射线的测量方法:固定球管, 用1 mm铅遮挡管窗口, 在最大管额定功率条件下, 用辐射巡测仪检测。

3.2 剂量参数

(1) CT剂量指数 (CTDI) 。对于普通螺旋CT, 剂量指数是重要的剂量学指标, 是X射线CT设备的辐射剂量特性的实用表征量, 主要包括CT剂量指数100 (CTDI100) 、加权CT剂量指数 (CTDIW) 和容积CT剂量指数 (CTDIvol) 3个指标[34]。直接将这些指标用于锥束CT是存在缺陷的, 因为锥束CT的照射野更大, 且剂量分布不对称。Kin等[35]比较了4种测量CTDI的方法: (1) 传统的CTDIW (1/3CTDI100 (中心) +2/3CTDI100 (外周) ) ; (2) Bakalyar法 (1/2CTDI100 (中心) +1/2CTDI100 (外周) ) ; (3) 中心切片的平均吸收剂量 (CTDI2D) ; (4) 整个模体的平均吸收剂量 (CTDI3D) 。其中, 方法 (4) 是最精确的CTDIW评估方法, 因为它通过模体的三维剂量分布直接计算数量上的平均值。Xu等[36]采用美国医学物理学会 (AAPM) TG-111号报告的方法测量锥束CT的剂量指数, 该方法是将3个直径为16 cm的圆柱体模体沿着中心轴纵向排列, 用0.6 cm3的电离室来测量中心和周围剂量。

(2) 锥束CT专用剂量指数。有研究人员根据锥束CT的特点, 开发制作了锥束CT专用的剂量指数测试模体[15]。应用该模体, 可以通过电离室或热释光剂量元件 (TLDs) 的方式来测试锥束CT专用剂量指数, 分别以指数1和指数2表示。其中指数1的测量方法是在模体横断面直径处的不同位置进行测量, 计算各测量点的均数 (图1a~1b) ;指数2的测量方法是在模体中心位置和四周位置进行测量, 计算各测量点的加权值 (图1c) 。由图1可见, 指数1可以比较全面地反映剂量分布的特点, 而指数2仅适合于对称性剂量分布的测量。

a.指数1 (照射野位于中心轴) , b.指数1 (照射野偏离中心轴) , c.指数2。

(3) 剂量与面积之乘积 (DAP) 。DAP是X射线束的横截面积与所致平均剂量的乘积, 在X射线诊断中用作所授予能量的一种量度, 已被用于口内摄片和全景口腔摄影, 也是普通X射线摄影及透视常用的剂量参数。可以参考医用X射线摄影或透视设备的方法来测量锥束CT的DAP。

3.3 影像质量

目前, 国际上还没有就锥束CT影像质量的质量控制方法达成共识。使用为普通CT设计的模体 (如Catphan500、600) , 可以得到一些影像质量指标, 但也存在局限性, 表现定位困难、对软组织的评价不够准确、对硬组织空间分辨力 (亚毫米级) 的评价能力不足、没有分析相关指标的配套软件等。基于上述原因, 有的研究机构开发了专门用于锥束CT质量控制的模体[15,37]。锥束CT影像质量的指标包括:图像密度值、对比细节 (探测阈值、图像品质因子、信噪比) 、一致性和伪影、噪声、空间分辨力、几何精度等。从经济和效率的角度出发, 可使用现有的成熟模体, 配合一些辅助的工具开展锥束CT影像质量的控制检测。如Xu等[36]研究了以下指标的测试方法:高对比分辨力, 使用现有Catphan模体的CTP404模块;低对比分辨力, 使用具有4种组织材料 (水、肝、脑、脂肪) 插件的水模;空间分辨率, 使用Cat Phan模体的CTP528;MTF, 通过线性扩展函数计算获得。当然, 有的特殊指标必须通过锥束CT专用模体测试。

3.4 图像显示

不管X射线装置的质量如何, 医师是通过显示器阅读图像, 因此图像显示的优劣直接关系到能否对疾病做出正确诊断。对于锥束CT图像显示的质量控制包括以下两方面:

(1) 一般条件。在操作系统上安装适当的测试模块 (如美国医学物理学会的TG-18报告所提供) , 并使其完全显示到显示器上。确认在测试模块上, 能够单独分辨不同的灰度级水平;在同一灰度也能分辨较小的方块。当同时使用两个显示器时, 应确保两个显示器对于每一灰度级的显示一致。

(2) 显示器的分辨率。应该确保在测试模块上, 每一个分辨模式上所有条纹都能清楚分辨。

4 结语

在我国, 锥束CT已经得到比较广泛的应用, 而且呈迅速增长趋势。与此同时, 我国目前还没有锥束CT专用质量保证检测规范, 对与患者防护相关的研究也处于前期萌芽状态。尽快制定锥束CT质量控制国家标准, 推动放射防护最优化原则在锥束CT的实际应用, 是目前放射卫生领域所面临的重要问题之一。

摘要：作为一种新兴医学影像技术, 锥束CT已应用于多种医疗实践。然而, 对于各种型号锥束CT设备的质量控制尚缺乏一种较为合适的工具来对其图像质量进行评估。本文结合实际工作经验, 分析了锥束CT不同于其他医用X射线诊断设备的特点, 介绍了锥束CT的应用现状, 并结合国内外现有的文献资料, 对其质量控制检测的参数及方法进行了阐述。

射线检测控制系统 篇9

关键词：X射线管,旋转阳极,工作状态,振动,监测

0 引言

大型X射线影像设备是医院重要的诊疗设备,主要包括计算机断层成像设备(Computer Tomography,以下简称“CT”)、数字减影血管造影设备(Digital Substraction Angiography,以下简称“DSA”)和各类普通医用X线机等。X射线管是大型X射线影像设备的主要的高值、易损部件。以CT用X射线管为例,价格从40万元/只至150万元/只不等,DSA用X射线管价格也多在50万元/只至120万元/只左右,即使价格相对便宜的普通医用X射线管,价格也多在10万元/只至30万元/只左右。为此,医院每年往往需要投入大量资金新购X射线管或为其购买保修。目前在国内一些大型三级甲等医院,大型X射线影像设备的配置规模已达数十台,每年仅新购X射线管或为其购买保修就需花费数百万元,甚至上千万元。以解放军总医院为例,2006年5月至2009年3月,仅更换CT用X射线管就达17只、DSA用X射线管8只。然而,由于X射线管是结构复杂、制作工艺精细的真空器件,临床工程师在日常的保障工作中受限于研究工具和手段,往往对其束手无策。但是经验丰富的临床工程师在对大型X射线影像设备进行长年保障的过程中,还是逐渐总结出X射线管在全寿命周期内的性能变化,往往可以通过一些外部物理特征的变化,如温度、振动、声音等,通过感官感知,例如:利用触觉——用手触摸X射线管管套以确定X射线管的温度是否过高、振动是否异常:利用听觉——用耳朵判断X射线管旋转阳极轴承是否存在异响。特别值得关注的是,根据放军总医院2006年以来的统计,在CT、DSA、DR等大型影像设备的X射线管故障中存在三大特点:一是与X射线管旋转阳极相关的故障占全部故障的77%,几乎所有更换的CT和DSA用X射线管都存在旋转阳极异响问题,X射线管旋转阳极故障确实是X射线管故障中最为常见的故障[1,2];二是广泛存在X射线管旋转阳极性能下降先于X射线质量下降的现状,部分X线管在旋转阳极产生较大噪声异常的情况下,仍可正常发出X射线,完成图像扫描;三是对于热容量大、转速高的CT、DSA用X射线管存在如图1所示的状态变化过程,即X射线管由初始良好状态伴随使用,逐步出现旋转阳极异常振动和异常噪声现象,最后出现旋转阳极剧烈摩擦、卡死、紧急停机,继而阳极靶面损坏。同时,由于旋转阳极结构具有热容量大、焦点小的突出优点[3],目前大型X射线影像设备的X射线管均采用旋转阳极X射线管。鉴于以上原因,我们认为要提高医院大型X线影像设备的保障水平,迫切需要寻找科学、可靠、有效的X射线管旋转阳极工作状态检测方法,从而有效预测X射线管的寿命。

对类似X射线管旋转阳极等旋转机械的状态监测与故障诊断最早开始于20世纪60年代,最初应用于航天航空与军用机械的轴承检测,进入20世纪80-90年代,伴随硬件技术的进步与小波分析、人工神经网络等信号分析处理理论的完善,旋转机械的振动分析逐步从理论走向实践,并在电力机械等行业得到实际应用,产生了巨大的经济效益[4,5,6]。目前世界主要的X线医用设备生产厂商,如西门子公司、飞利浦公司和通用电气公司等,提供给医院用户的X射线管工作状态监测与故障预防系统,主要是基于X射线管的温度监测,其原理是当X线设备因使用过于频繁或散热系统故障等导致X射线管阳极靶面温度过高,就会触发保护机制,强制停止曝光,从而实现对阳极靶面的保护。虽然,温度监测能避免阳极靶面的突发损坏,但是对于包括阳极靶面和轴承的整个阳极旋转机构而言,缺乏对振动特征等慢变状态信号的监测与分析,故开展基于振动分析的X射线管旋转阳极工作状态检测研究具有重要现实意义。本文通过研究建立基于Labview的X射线管振动的信号采集、分析系统,实现X射线管旋转阳极状态的无损、非介入式的检测,探索更加科学、合理、准确的X射线管技术诊断方法,从而为X射线管故障预判、寿命预测等提供定量分析依据,进而为延长X射线管使用寿命、降低设备停机时间、合理制定保修策略、节约设备保障费用、提高大型X线设备运营综合效益等提供准确、可靠的决策数据。

1 系统设计

1.1 硬件X射线管振动信号采集系统

X射线管数据采集系统主要功能分为两大方面:一是振动信号的采集,包括信号调理、数据采集等;二是振动信号的记录,主要用于在线或离线信号分析。X射线管振动信号采集分析系统的框图见图2虚线部分。

1.2 软件X射线管振动信号分析系统

X射线管振动信号分析系统主要功能是对已存储振动信号实现读取和分析,分析功能主要分为三部分,分别是时域特征、频域特征和视频联合特征的提取,为进一步判断X射线管工作模式、分析其状态提供工具。软件功能框图如图3所示。

2 硬件系统

2.1 传感器选择

正确选择振动信号传感器是搭建X射线管振动信号采集系统的第一步,其关键在于对被测振动信号三个方面的分析与估算,分别是振动测试现场环境的特点、被测振动量的大小,以及被测振动信号的频率范围。下面分别从这三个方面论述本硬件系统传感器的选择。

2.1.1 传感器类型选择

振动常采用位移、速度和加速度传感器检测,由于位移传感器需要与被测对象相对空间位置固定、速度传感器体积和质量偏大,故本系统采用加速度传感器。其特点是体积小、质量轻、不易损坏。在压电式、压阻式、电容式、电感式以及光电式等众多加速度传感器类型中,压电式传感器具有动态范围大、频率范围宽、不需要任何外界电源的特点,同时对被测件影响小、受外界干扰也小,而且其体积小、重量轻、坚固耐用、安装使用方便等特点。所以,本系统选用压电式加速度传感器。其中低阻抗电压输出型(以下缩写为“IEPE”)压电加速度传感器采用恒电流电压源供电,测量的信号质量好、噪声小、抗干扰能力强,适宜远距离测量。综合考虑电离辐射防护、测试环境等因素,故本采集系统最终确定选用IEPE型压电加速度传感器。

2.1.2 传感器灵敏度与量程范围的估算

传感器灵敏度与测量范围成反比,故需要在灵敏度和测量范围之间权衡取舍。本系统采用常用的IEPE加速度传感器,其灵敏度在(50～100) mV/g,最大输出电压量值为±5 V,因传感器的最大量程等于最大输出电压与灵敏度的比值,故本系统可测加速度范围为50～100 g。

2.1.3 被测量频率范围估算

根据其他振动测量工程案例的经验可知,旋转机构的轴承常见故障频率分为谐波和非谐波分量,其中谐波分量多在基频的1倍、2倍和3倍处,非谐波分量的频率范围为30000～120000 r/min[4]。目前常用的X射线管转速为3600～12000 r/min,可以估算出,被测振动的频率范围为3600～120000 r/min。

基于以上分析,本系统采用上海北智技术有线公司生产的三轴向测量通用型14500加速度传感器和单轴向测量通用型传感器。

2.2 采集卡

由2.1中对被测振动信号的估算可知,被测振动信号的频率范围在0.06～2 kHz,根据采样定理[7],数据采集卡的采样频率不低于4 kHz。考虑到到测量的可靠性和被测信号的最大频率估算误差,确定数据采集卡采样率不低于40 kHz。经过对比,考虑到与NI Labview软件的配合,本系统采用美国国家仪器公司(简称“NI”)的NI USB-9234数据采集卡。NI USB-9234作为基于USB的4通道动态信号采集模块,能针对集成电路压电式(IEPE)与非集成电路压电式(IEPE)传感器,进行高精度音频测量,具有102 dB动态范围,并能对加速度传感器和麦克风进行软件可选式交流/直流耦合与集成电路压电式(IEPE)信号调理。4条输入通道借助自动调节采样率的内置抗混叠滤波器,同时以每通道高达51.2 kHz的速率对信号进行数字化。

3 软件系统

本系统软件开发采用美国NI公司推出的面向对象的图形化编程语言Labview,该开发软件具有直观,可视化强的特点,有利于快速搭建测试软件分析平台。Labview具有高效、灵活、强大的数字信号处理功能,本文利用其具有的Express VI (迅捷虚拟仪表),快速实现振动信号采集、存储,以及时域、频域和时频联合分析等功能[8,9],离线分析软件的前面板如图4所示。本文所述软件系统之所以同时汇集时域分析、频域分析和联合时频分析,是因为对于可能出现的X射线管旋转阳极故障振动信号特征还缺乏深入研究,采用本系统可以同时用各种信号处理方法,从而更好的发现振动信号特征。其中时域分析模块主要用来观察采集的旋转阳极振动信号波形随时间变化的波形;频域分析模块主要包括FFT (快速傅里叶变换)功率谱分析,用以分析振动信号的频率成分;时频联合分析模块主要用到了短时傅立叶变换(STFT),用以观察频域或时域特征均不明显的振动信号[10]。本文通过建立上述振动信号分析模块,探索提取出具有诊断价值的振动信号特征。

4 测试结果与振动信号处理方法

采用本文所述振动信号采集分析系统,即可采集到X射线管工作时的状态信号,如图5为典型的X射线管旋转阳极在一个曝光周期内的时域振动信号。通过图5,可将X射线管旋转阳极在一个曝光周期内的状态简单分为两个相:第一个相是旋转阳极启停相,即旋转阳极从启动到达到曝光要求的转速,以及从曝光结束到旋转阳极停转;第二个相是旋转阳极稳态相,即旋转阳极达到转速后开始曝光直至曝光结束的一段时间。不同相在正常和故障状态下具有不同特征,其信号处理分析的方法有可能不同。在对振动信号进行分析时,需要将各种方法结合起来权衡考虑。图4所示振动信号监测与分析系统列举了常用的时域、频域和联合时频分析方法。以下对图4中所用振动信号分析方法作简要说明。

时域振动波形分析:通过该分析可以从宏观上判断X射线管旋转阳极在整个曝光周期内振动信号幅值的变化,如图5和图4中“1回放波形”和“3全部数据”。

频谱分析:本文采用快速傅里叶变换的频谱,主要分析旋转阳极曝光周期内振动各相的频率成分,可以利用FFT功率谱结合旋转阳极轴承的特定频率对其状态进行判断,如图4中“2实时频谱”。

联合时频分析:在处理信号时,对于非稳态型号如仍假设数据是平稳或线性的,将得到错误的分析结果[10]。此时,采用联合时频分析非常适合旋转机构振动信号非平稳或非线性的情况。图4中“4联合时频分析”采用了短时傅里叶变换,是一种常见的时频分析方法。

阶次分析:用于旋转机构中,机械特征随速度变化而变化,如当旋转速度改变时,每一个单个的谐波的频率宽度变宽,一些频率成分会发生重叠,这将导致FFT功率谱变得模糊,不再适合分辨旋转机构振动部件的特征,此时采用阶次分析可以获得振动特征。图4中“5阶次分析”包含幅值和相位的阶次分析。

波特图分析:旋转机械在启停过程中包含了丰富的振动信息,波特图可以将旋转阳极启停过程中振动幅值和相位随转速变化的情况,以图的形式表达,如图4中“6波特图”。

5 总结与讨论

本文提出的基于振动分析的X射线管旋转阳极工作状态监测与分析方法,初步实现了X射线管旋转阳极工作状态信息的采集与分析,解决了在不拆解X射线管的情况下,对旋转阳极的状态检测问题,完成X射线管保障和使用由经验到理论、由感性到理性、由定性到定量的转变,为更加科学、准确的对X射线管进行技术诊断奠定了基础。下一步将对振动信号的特征提取进行深入研究,采用更多的振动信号处理方法分析数据(如小波变换、波德图、奈奎斯特图、瀑布图等),并逐步建立X射线管振动信号的标准图谱,探索X射线管工作状态的模式识别等问题,努力实现对X射线管的寿命预测,综合X射线管曝光次数、曝光时间等数据,确定最佳保修策略,提高X射线管维护保障的科学性,从而降低保障经费支出,提升设备运营效益。

参考文献

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