不同层厚

2024-08-19

不同层厚(精选7篇)

不同层厚 篇1

目前,利用64 层螺旋CT进行冠状动脉血管成像(CTA)的准确性已经得到大家的公认,而且同时进行心功能分析也越来越受到学者们的关注[1]。多层螺旋CT以优越的时间分辨率成为临床上冠状动脉无创性影像检查的首选,同时在造影的同时可获得心室功能数据,为临床提供更多有价值的客观信息。很多学者通过CT与超声、磁共振成像(MRI)等对照研究,证明CT评估左心室功能是可靠的[2,3]。本研究拟探讨64 层螺旋CT最佳的R-R间期间隔及层厚重建图像来评价左心功能,既要缩短重建时间、提高工作效率,亦不影响临床诊断的准确性。

1 资料与方法

1.1 研究对象:选择2013 年5 月至2014 年10 月我院26 名健康体检者,其中男性15 名,女性11 名;年龄24~69 岁,平均(52±8)岁;心率齐,窦性心律。经临床检查、心电图、超声心动图以及实验室检查均无异常,排除各种器质性病变。所有健康志愿者均签署知情同意书。受检者扫描前均常规使用琥珀酸美托洛尔缓释片(倍他乐克)(50 mg)降低心率,使心率均低于70 次/min。

1.2 仪器与方法:采用Toshiba-Aquilion 64 层螺旋CT机,采用多层螺旋CT冠状动脉造影扫描方案,应用回顾性心电门控技术,心率控制在60~70 次/min,造影剂跟踪技术触发增强扫描,跟踪平面定在主动脉根部水平,兴趣区设在主动脉根部,触发阈值设定为2 000 Hu,延迟4 s扫描,扫描时间为5~12 s。扫描参数:管电压120 k V,管电流250 m A;探测器范围:40 mm;有效层厚:0.625 mm,重建层距0.3 mm。剂量60~100 ml(根据患者的体质量调整),注射速率4ml/s,碘造影剂浓度为370 mg I/ml,扫描范围:气管分叉部至心底部下1.0 cm;在吸气末屏气一次扫描完成。

1.3 图像后处理:1原始数据重建:扫描结束后对原始数据进行离线重建,所有受检者图像均为可评估图像。重建方法:分别选择不同重建层厚(0.5、1、2、3 mm),采用0~100% 全时相重建;选择不同R-R间期间隔(1%、5%、10%),层厚2 mm,获得全心动周期图像。2心功能分析:将重建得到的全心动周期图像传入工作站Vitrea2.0,分别采用手动勾画各时相心内外膜轮廓线及长轴轴线,软件自动计算出左心室功能各指标,包括左心室舒张末期容积(LVEDV)、左心室收缩末期容积(LVESV)、左心室每搏输出量(LVSV)和左心室射血分数(LVEF),心内外膜勾画覆盖从流出道至心尖整个左心室,心室乳头肌包括在血池内。应用Simpson法积分原理自动计算出心腔容积,包括舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV),然后累计综合,测量3 次取平均值。同时记录每搏输出量(SV)和射血分数(EF)。本研究所用数据由同一名熟练使用此软件的医师完成。

1.4 统计学方法:采用SPSS 18.0 软件,计量资料以±s表示,不同重建层厚、R-R间期间隔测量心功能指标采用单因素方差分析,两两比较采用LSD-t检验,P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同重建层厚时左心室功能评估的指标:见表1。0.5 mm、1 mm、2 mm层厚所测得心功能结果之间差异无统计学意义(F=1.95,P>0.05)。0.5 mm、1 mm、2 mm、3 mm层厚所测得心功能结果之间差异有统计学意义(F=3.05,P<0.05)。进一步两两比较,0.5mm、1 mm、2 mm分别与3 mm层厚差异有统计学意义;层厚选择3 mm及3 mm以上时心室内、外膜边界模糊,勾画时有困难,导致误差增大,准确性降低。

注:EDV:舒张末期容积;ESV:收缩末期容积;SV:每搏输出量;EF:射血分数

2.2 不同R-R间期间隔对左心室功能评估的指标:见表2。采用1%、5%、10% R-R间期间隔重建所测得心功能结果相近,差异无统计学意义(F=2.01,P>0.05)。其中10%间隔重建用时最短。

注:EDV:舒张末期容积;ESV:收缩末期容积;SV:每搏输出量;EF:射血分数

3 讨论

LVEDV、ESV、SV及左心室EF等是公认常用的泵血功能指标,可以为临床提供有价值的诊断信息。左心功能测量的方法有很多种,如超声心动图、CT、MRI及放射性核素成像等,目前仍然以超声心动图应用最广泛。CT用于心功能评估的应用近年研究较多。在临床工作中,正确评价左心室功能对冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)患者的病情、疗效判定和治疗预后的预测具有重要的临床意义[4]。随着64 层螺旋CT软件及硬件的不断发展,扫描速度越来越快,图像质量明显提高,使得64 层螺旋CT在心脏应用包括冠状动脉疾病应用方面越来越广泛[5]。64 层螺旋CT利用充足的原始数据和后处理软件来获得冠状动脉和心功能的图像、数据。研究表明CT心功能测定与超声、MRI等数值相关性较高[6-8]。因此,本研究在此基础上,只在CT不同重建间隔及层厚之间作对比,以期找到最合适的CT重建方法。

3.1 64 层螺旋CT不同层厚重建对左心室功能指标的影响:本研究分别以0.5、1、2、3 mm层厚重建测量左心室功能,结果发现0.5、12 mm重建层厚所得EDV、ESV、SV、EF差异无统计学意义;但在选择3 mm层厚时,其与0.5、12 mm重建层厚所得的各项指标之间差异有统计学意义。因为选择3 mm层厚时图像开始模糊,左心室肌内、外膜显示欠清晰,计算机自动勾画内膜及外膜时可能受到影响,手动勾画修正时范围增大,且心外膜有时不易准确定位。层厚越小,图像越清晰,数据越多,重建时间越长。文献[9]报道应用1~5 mm重建层厚测量结果差异无统计学意义,分析原因其应用的是双源CT,其时间分辨率与空间分辨率均较单源CT有明显的提高,Groen等[6]对64 层CT和双源CT对左心功能参数进行对比,发现两者之间存在差异。本研究使用单源64 层CT,兼顾图像清晰度和工作效率,最好选择2 mm层厚重建,此时图像清晰,测量结果准确可靠。

3.2 64 层螺旋CT不同期相间隔重建对左心室功能指标的影响:不同R-R间期间隔在测定左心功能参数时,1%、5%、10% R-R间期间隔重组所获得的数据相近,差异无统计学意义,重建时间差异有统计学意义,以10%用时最短。鉴于数据的准确性和实用性,目前大多数研究[7,8]均采用5% R-R间期间隔重组。以微积分理论来说,重建间隔越短,其准确性越高,但同时数据量越大,对于系统硬件、工作时间要求也同样提高,实际应用较为困难。分析本组数据,各组间均来自相同的原始数据,时间分辨率无明显不同,只要选择恰当的收缩末期和舒张末期图像,应无明显差异。在临床应用时,工作时间效率与准确评估左心功能同等重要,10% R-R间期间隔重组能够满足评估左心室功能的准确性,同时所用时间最短,相对快捷方便,因此不影响心功能指标的准确性。

3.3 64 层螺旋CT的临床应用价值:通过与超声、MRI对照研究,证明CT评估左心室功能是可靠的[2,3]。在冠状动脉CT血管造影(CTA)检查的同时,应当充分利用好心室功能数据来获得额外的附加信息[10]。研究表明心脏一站式检查在临床中应用已经成为可能,而且随着CT设备的发展以及研究的深入,CT在心脏及冠状动脉疾病诊断的准确性也越来越高[2]。本研究结果提示,在单源64 层CT心脏检查中,以2 mm层厚、10% R-R间期间隔重组相对方便、快捷,亦不影响所获得心功能参数的准确性,其他影响结果的因素有待进一步探索。

参考文献

[1]Anthony W,Ori B.Highlights of the year in JACC 2005[J].J Am Coll Cardiol,2006,47(1):184-202.

[2]金朝林,张树桐,肖建伟,等.应用64层CT一次扫描完成心脏冠脉成像及心功能分析的可行性初步研究[J].实用医学影像杂志,2007,8(5):290-292.

[3]高波,郭启勇,岳勇,等.64层螺旋CT与磁共振成像评价左心功能的比较研究[J].中国医学影像技术,2007,23(1):66-69.

[4]吕树铮.2007年冠心病研究回顾[J].中国心血管研究,2008,6(4):241-243.

[5]Schlosser T,Pagonidis K,Herbron CU,et al.Assessment of left ventricular parameters using 16-MDCT and new software for endocardial and epicardial border delineation[J].AJR,2005,184(3):765-773.

[6]Groen JM,van der Vleuten PA,Greuter MJ,et al.Comparison of MRI,64-slice MDCT and DSCT in assessing functional cardiac parameters of a moving heart phantom[J].Eur Radiol,2009,19(3):577-583.

[7]Stolzmann P,Scheffel H,Trindade PT,et al.Left ventricular and left atrial dimensions and volumes comparison between dualsource CT and echocardiography[J].Invest Radiol,2008,43(5):284-289.

[8]Bastarrika G,Arraiza M,de Cecco CN,et al.Quantication of left ventricular function and mass in heart transplant recipients using dual-source CT and MRI:initial clinical experience[J].Eur Radiol,2008,18(9):1784-1790.

[9]胡春峰,徐凯,袁莹莹,等.双源CT不同重建间隔及层厚评价左心功能[J].中国医学影像学杂志,2013,21(3):206-209.

[10]Mahnken AH,Muhlenbruch G,Gunther RW,et al.Cardiac CT:coronary arteries and beyond[J].Eur Radiol,2007,17(4):994-1008.

不同层厚 篇2

1 材料与方法

1.1 实验器材和软件环境

惠普台式商用机(处理器AMD双核4800+,主频2.5 G,内存容量2 GB,硬盘容量250 GB,操作系统WindowsXP SP2professional),西门子64层螺旋CT系统SOMATOM Sensation64(西门子公司,德国);MIMICS 10.01(Materialise公司,比利时);ANSYS10.0(ANSYS公司,美国)。

1.2 三维有限元模型的建立

参照王惠芸的《我国人牙的测量与统计》,选择一颗形态完整(无磨损、无龋坏、牙根无吸收)的离体上颌第一磨牙,全长19.7 mm,冠长7.3 mm,根长12.4 mm,冠宽10.1 m,颈宽7.6 mm,冠厚11.3 mm,颈厚10.5 mm。用环氧树脂将其包埋于4 cm×4 cm金属长方形体内,同时使牙长轴与包埋材料底面垂直。采用西门子64层螺旋式CT对包埋好的模型进行断层扫描,层厚0.6 mm,层距0.1 mm,将获得的离体上颌第一磨牙的212张图片保存为DICOM格式。

将得到的DICOM格式的数字图像导入MIMICS软件中,利用软件自带的工具调整图像阈值,去除图像干扰,最大限度地显示牙体轮廓外形,进行三维重建,导出为lis格式的文件。

将lis格式的文件导入ANSYS10.0中,得到面网格组成的上颌第一磨牙几何模型,将面网格转化为体网格,即可重建上颌第一磨牙的实体模型。再通过使用ANSYS建模工具中的scale命令和Boolean运算分别得到全瓷冠(面厚度2 mm,轴面厚度1.5 mm,肩台厚度1 mm,90°全肩台)、牙本质、牙周膜(宽度0.2 mm)、牙槽骨(简化为一个规则长方体)的几何模型。按照制备体龈向聚合度分别为5°、10°、15°建立3组这样的模型。然后使用ANSYS10.0自带的网络自动划分工具进行划分,得到拓扑形式为20结点等参四面体单元的3个三维有限元分析模型。

1.3 实验条件假设及材料力学参数

本实验假设模型中各组材料和组织均为连续、均质、各向同性的线弹性材料,模型受力时各组成部分界面间不产生相对滑动,变形为小变形;边界约束条件为牙槽骨底部固定全约束。各材料力学参数见表1。

1.4 载荷条件

加载部位位于上颌第一磨牙面中心区域,加载方式为静态加载,力的大小为600 N,力的方向与牙体长轴平行。

1.5 观察指标

由于全瓷冠和牙体组织均为脆性材料,耐压力不耐张力,Von mises应力能够反映材料内部一点的综合应力,比平面单项拉伸应力更好地反映材料内部的应力状态。因此,本实验将全瓷冠和牙本质的Von mises应力作为观察指标。

2 结果

不同轴面聚合度5°、10°、15°的上颌第一磨牙制备体经Inceram-Z全瓷修复后牙本质的应力分布情况大致相同:牙冠部分没有应力集中区域,Von mises应力主要集中在舌侧肩台及舌侧牙颈部,在不同轴面聚合度时牙本质的Von mises应力峰值见表2。

不同轴面聚合度5°、10°、15°的上颌第一磨牙制备体经Inceram-Z全瓷修复后全瓷冠的应力分布情况大致相同:Von mises应力集中区域位于载荷加载部位,应力由载荷加载中心呈放射状向周围递减,在不同轴面聚合度时全瓷冠的Von mises应力峰值见表2。

3 讨论

3.1 Inceram-Z全瓷材料

Inceram-Z是由Vita公司开发的目前临床上常用于后牙修复的一种渗透陶瓷材料,它以高强度的锆瓷作为底层材料,用玻璃渗透增韧,极大地增加了强度,其强度能够达到其他普通陶瓷材料的2~4倍,并采用与天然牙颜色接近的瓷粉进行表面饰瓷,使其边缘适合性和美观效果更加理想,磨耗性也与天然牙近似,可用于制作前牙或后牙全瓷冠及全瓷固定桥[1,2,3,4,5]。

3.2 全瓷冠的应力分析

如何改善全瓷冠在使用过程中出现瓷裂的状况,增大其强度一直是材料力学研究的热点。研究表明,影响全瓷材料强度的因素包括冠边缘的设计、基牙的制备形态、制作工艺、黏接技术等[6]。根据刘利苹等[7]的体外实验研究,离体牙轴面聚合度为5°、10°时对GI-Ⅱ全瓷冠的抗碎裂载荷的影响无显著性差异(P>0.05);而15°组与5°、10°组比较,则有显著性差异(P<0.05)。当基牙轴面聚合度超过一定范围时对GI-Ⅱ全瓷冠的抗碎裂载荷能力是有影响的。本实验将基牙轴面聚合度作为影响全瓷冠强度的因素进行研究,使用三维有限元的方法分析基牙不同轴面聚合度对Inceram-Z全瓷冠应力分布的影响。

由本实验结果可以看到,在基牙不同轴面聚合度时Inceram-Z全瓷冠的应力分布情况大致相同,Von mises应力主要集中在载荷加载部位,这与Imanishi等[8]的研究结果一致,随着基牙轴面聚合度的增大,Von mises应力值呈下降趋势,其中聚合度为10°时与5°相比应力值下降了14.38%,聚合度为15°时应力值下降了23.97%,聚合度为15°时下降趋势更为明显。这是由于基牙轴面的聚合度越大,基牙面与全瓷冠接触的面积越小,在与牙体长轴方向一致的载荷加载条件下,基牙承担的力量较大,全瓷冠的应力值减小。由表2可以看到,在本实验条件下全瓷冠的Von mises应力峰值均远小于Inceram-Z全瓷冠的抗压强度,而本实验使用600 N的力垂直加载,正常人力平均为200~700 N[9],可知将Inceram-Z全瓷冠应用于后牙修复是安全的。

3.3 牙本质的应力分析

本实验结果显示,基牙不同轴面聚合度时牙本质的应力分布情况大致相同,Von mises应力主要集中在基牙舌侧肩台及舌侧牙颈部,随着基牙轴面聚合度的增大,Von mises应力值有增大趋势,但是增大的幅度很小,聚合度为10°时与5°相比应力值增大了8.17%,聚合度为15°时应力值增大了19.20%。牙体组织作为一种脆性材料,其牙本质的抗压强度为245~343 MPa[9],本实验中牙本质的Von mises应力峰值均远小于牙本质的抗压强度,提示在本实验条件下压力对牙本质影响较小,不会造成牙本质的损伤。

3.4 其他

本实验中牙本质的Von mises应力主要集中在基牙舌侧肩台及舌侧牙颈部,而韩晓辉[10]的实验结果中,牙本质的Von mises应力主要集中在制备体咬面对应于全瓷冠施加外力的部分和制备体肩台处。这可能是由于本实验中载荷加载虽为与牙体长轴方向一致的多点加载,但由于磨牙面形态的不规则,使得载荷加载区域并不是完全由平面组成,这样就会对模型产生一定的侧向力所造成的。此外,程碧焕等[11]的实验结果显示水平加载时,全瓷冠产生明显的应力集中区域,水平向受载不利于全瓷冠的修复。因此,对于本实验条件下水平向加载时将产生什么结果有待今后进一步实验研究。

不同层厚 篇3

1 材料与方法

实验材料:医用磁共振成像设备(型号:Trio Tim 3T,制造商:Siemens);ACR体模(型号:J7332,制造商:J.M.SPECIALTY PARTS)(直径190 mm,高148 mm,内部填充10 mm氯化镍和75 mm氯化钠溶液)、12 通道头矩阵线圈(型号:HEADER,制造商:Siemens)[5]。

实验方法:① 根据ACR指导手册对ACR体模进行正确摆位(图1a);② 扫描体模定位像可得到体模矢状位图像(图1b);③ 将扫描参数设定为:T1WI轴位,11 层,SE序列,TR=500 ms,TE=20 ms,FOV=25 cm,层厚5 mm,层间隔5 mm, 矩阵为256×256, 激励次数(NEX)=1,RBW=156 HZ/pixel[6],并按照图1b所示调整好11 层轴位图像位置(图1c)。



注:a.体模正确摆位;b.体模定位像;c.体模11层轴位图像。

扫描结束后得到11 层轴位图像,利用第1 层图像即可进行层厚的自动评价。

对Siemens 3.0T MR进行5 次ACR质控检测,将检测结果分别用自编程序进行层厚测量,同时在SYNGO后处理工作站上用传统人工进行测量,比较测量结果和所用的时间。

2 层厚测量原理与方法

层厚是指成像层面在成像空间第三维方向上的尺寸,表示一定厚度的扫描层面,对应一定范围的频率带宽,即为成像层面灵敏度剖面线的半高全宽值(Full Width at Half - Maximum :FWHM)[7]。

2.1 通用方法——半高全宽值

一般利用斜板法信号强度曲线的半高全宽值来确定扫描层厚,其原理见图2。

注:1:产生信号的斜板;2:X-Y平面内的切层;α:斜板与层面的夹角。

根据图2 的示意以及层厚的定义,可以得到层厚计算公式为:

其中,FWHM为成像层面灵敏度剖面线的半高全宽值即层厚;α 为斜板与层面的夹角;W为斜板的层厚测量值。

2.2 ACR体模层厚测量原理及方法

磁共振成像系统尚未有国际通用的质量控制标准,国内常用的质量控制体模有ACR体模和SMR170 体模。基于ACR体模进行层厚的传统测量方法是采用两块交叉斜板进行层厚测量,其原理见图3[8]。

注:FWHM为成像层面灵敏度剖面线的半高全宽值即层厚;α为斜板与层面的夹角。

ACR体模中 α 约为5.71°采用的是计算两交叉斜板测量值近似几何平均数的方法得到层厚,其层厚计算公式为:

其中,L1为ACR体模中上斜板的层厚测量值;L2为ACR体模中下斜板的层厚测量值。

ACR体模利用交叉斜板进行层厚测量相对其他方法更加简单易行、受噪声影响较小,是一种较好的层厚测量方法[9]。利用ACR体模,通过计算两块斜板测量值的几何平均数,还可以很好的减少体模旋转带来的测量误差[10]。

根据ACR指导手册,传统检测方法操作步骤如下:

(1)选择第一层,将图像放大2~4 倍,大幅度降低窗位,将显示窗宽调窄并在每个信号坡度正中设置一个矩形感兴趣区域,见图4a。

(2)分别记下两个感兴趣区域(ROI)的平均信号值,然后求出他们的平均值,所得的结果近似于斜坡正中的平均信号值,也可以用一个椭圆的感兴趣区代替矩形ROI。

(3)减小窗位到步骤2 中计算值的一半,并调节窗宽到合适值。用系统自带的长度测量工具测量斜坡的长度,记下测量数据,见图4b。

(4)根据计算公式得到层厚。层厚测量结果的范围必须是(5.0±0.7)mm。

需要注意的是,进行以上测量时,需确保ROI完全在坡度区域内,不允许覆盖与感兴趣区毗邻的高信号区域。若两个ROI区域测得的信号均值有很大的差别且差异超过20%,则可能是由于其中一个或两个ROI覆盖了斜坡范围以外的区域,此时需要重新划定ROI区域。

2.3 自编软件层厚测量方法

(1)基于ACR体模的层厚测量原理,结合MATLAB2012b平台中的图像处理功能,在ACR体模扫描图像中截取层厚测量模块,根据相对位置确定ACR体模中交叉斜板所在位置,图5(a) 中蓝线即软件识别两斜坡所在位置。

(2)确定斜坡所在位置后,利用MATLAB中improfile函数即可绘制斜坡的信号剖面线,见图5(b) 和5(c)。

注:(a)中蓝线位置为信号剖面线的位置;(b)和(c)分别为两斜坡上的信号强度变化曲线。

(3)利用自编软件分别检测两块斜板信号剖面线的半高值所对应两像素的位置,之后分别计算两像素的距离作为其层厚测量值,带入公式即可得到层厚。

2.4 自编软件层厚测量方法改进

磁共振质量控制中几何畸变也是对层厚测量影响较大的因素之一,为此有研究者提出考虑几何畸变的交叉斜面法。即首先确定图像几何畸变,再进行层厚测量,利用几何畸变对测量结果进行修正,最后将修正结果带入交叉斜面计算公式得到层厚[11]。

对层厚测量影响最大的是水平方向上的几何畸变,首先利用自编软件自动获取ACR体模扫描图像中第7层图像,并对体模的水平方向进行自动测量(图6)。

根据体模水平方向长度的测量值,带入几何畸变计算公式即可得到水平方向上的几何畸变:

其中,GD为几何畸变;D真为体模实际长度;D测为图像中体模的测量长度。

得到图像几何畸变后,将几何畸变带入交叉斜面层厚计算公式进行修正,可得到以下公式:

其中,L1为ACR体模中上斜板的层厚测量值;L2为ACR体模中下斜板的层厚测量值;GD为几何畸变。

3 结果与讨论

进行5 次实验后,分别利用3 种方法对层厚进行测量,实验结果,见表1~2。

通过上述实验数据,利用秩和检验法可以得出,软件测量方法与手动测量方法在所用时间上具有显著的统计学差异(P<0.05);软件改进方法与手动测量方法在所用时间上也具有显著统计学差异(P<0.05);软件测量方法与软件改进方法间无明显统计学差异(表1)。

通过上述实验数据,利用秩和检验法可以得出,软件测量层厚与手动测量层厚无显著统计学差异;软件改进法测量层厚与软件测量层厚无明显统计学差异;软件改进法测量层厚与手动测量层厚无明显统计学差异(表2)。

由统计学结果可知,软件方法可以取代手动测量方法进行层厚测量。由于软件改进方法在一定意义上消除了几何畸变对层厚测量的影响,所以能够更为真实的反映实际层厚。

本文基于ACR体模对层厚的自动测量进行了详细的阐述,并结合前人研究,利用MATLAB实现了考虑几何畸变交叉斜面法的自动化测量,为磁共振质量控制自动评价系统的建立提供了建设性意见,希望能对相关研究者有所帮助。本文所介绍的方法也存在以下不足:

(1)考虑几何畸变交叉斜面的自动测量方法,虽然降低了几何畸变以及体模摆位不正对层厚测量的影响,但噪声对层厚测量的影响没有考虑在内。如果需要改进可针对噪声抑制进一步完善层厚自动测量。

(2)此软件基于MATLAB平台,可进行界面设计,也可进行批量数据处理,但在接口方面以及计算速度方面存在不足。研究者若需要系统化开发与应用,建议使用C++平台。

4 结语

磁共振质量控制的自动评价尤其是远程质量控制系统的建立将成为主流,利用自动评价系统一方面能够节约大量时间、人力、物力甚至是财力,另一方面有利于磁共振质量控制的普及并形成规范。层厚自动测量的实现解决了磁共振质量控制自动评价的一个难点,并为其他参数实现自动测量提供了一定的设计思路,对最终实现磁共振自动评价系统具有重要意义。

参考文献

[1]袁子龙,张照喜,邱建峰,等.基于ACR体模的磁共振射频线圈性能的对比[J].中国医疗设备,2015,30(1):100-103.

[2]徐桓,赵庆军,张秋实.一种磁共振成像装置质量控制测试体模的研制[J].中国医学装备,2014,(10):83-85.

[3]李成,葛剑徽.MRI质量检测图像参数自动评价系统的设计分析[J].医疗卫生装备,2013,34(10):25-34.

[4]江玉柱,井赛,徐桓,等.几种磁共振层厚测量方法探讨[J].中国医疗设备,2013,27(5):30-32.

[5]American College of Radiology.Phantom Test Guidance for the ACR MRI Accreditation Program[M].Reston:American College of Radiology,2005.

[6]Ihalainen T,SipiläO,Savolainen S.MRI quality control:six imagers studied using eleven unified image quality parameters[J].Eur Radiol,2004,14(10):1859-1865.

[7]石明国.医学影像技术学影像设备质量控制管理卷[M].北京:人民卫生出版社,2011:118-131.

[8]Sewonu A,Hossu G,Felblinger J,et al.An automatic MRI quality control procedure:Multisite reports for slice thickness and geometric accuracy[J].IRBM,2013,34(4–5):300-305.

[9]徐桓,赵庆军,潘世越,等.不同磁共振层厚测试体模与测试方法的比较研究[J].中国医学装备,2013,10(12):42-43.

[10]YY/T 0482-2010,国家食品药品监督管理局.医用成像磁共振设备主要图像质量参数的测定[S].

不同层厚 篇4

噪声是影响CT图像质量的重要因素,它直接影响CT图像密度分辨率和空间分辩率。影响噪声的因素主要有:X线剂量、象素大小、层厚、重组算法、窗口设置、扫描参数等。一般噪声的平方与探测器发射的光子数和层厚成反比,所以噪声与层厚直接相关。实践中发现重建层厚减小时,图像噪声随之增加,它使图像呈颗粒性,直接影响密度分辨率。我们从噪声与重建层厚、mAs三者关系的角度,量化分析了重建层厚减小时的图像噪声,探讨如何利用mAs控制噪声,进而控制扫描图像的质量。

1 材料与方法

使用的设备为Siemens Somatom Sensation 16全身CT机及随机所配20cm直径水模,其中充满校正和检测的医用蒸馏水。首先将水的CT值定标,校正在±0.2HU以内,20cm水模置于扫描中心,用不同的mAs进行扫描,扫描确定不变的参数见表1,然后分别对扫描出的图像1mm、2mm、3mm、5mm、8mm、10mm重建,重建间隔为重建层厚的一半,选择重建图像中心测量CT值与标准值偏差ST值(即像素噪声值,单位:HU)。每种参数扫描3次,取3次的平均值作为最终数据。

2 结果

2.1 CT图像噪声水平受重建层厚的影响(表2)。

2.2 X射线与剂量的关系

以mAs平方根的倒数×1000为横坐标,以噪声为纵坐标绘图,可看出在不同重建层厚下X线射线量与噪声的关系(图1)。

3 讨论

3.1 CT噪声

CT噪声是指对均匀物体的影像的CT值在平均值上下的随机涨落,它包括机械噪声和量子噪声,使图像呈颗粒性,直接影响其密度分辨率,尤以低密度的可见度为甚。CT的机械噪声基本上为某一定值,只受机械硬件性能的限制,不受扫描参数的影响。量子噪声则由于收集到的X射线光子数的统计不确定性引起的,因此量子噪声受扫描参数变化的影响较大[1]。

3.2 噪声的大小(ST)与层厚、mAs值的关系

在本组实验中,测量的CT图像噪声指在扫描均匀水模中,其像素CT值偏离标准值之差,以CT值标准偏差的大小来确定图像噪声与重建层厚及mAs三者之间的关系。使用相同的扫描参数用不同的层厚重建,所产生的噪声大小不同,如照射量为200mAs时,重建层厚分别为1mm、2mm、3mm、5mm、8mm、10mm,所产生的标准偏差5T值(即像素噪声值)分别为10.37HU、7.42HU、6.07HU、4.72HU、3.67HU、3.25HU,由此表明重建层厚越厚,产生噪声越小;反之,产生噪声越大。另外,对于同一层厚用不同的毫安量,产生的噪声值也不一样,如重建层厚为5mm不变时,从(50~700)mAs变化,所测得的噪声值由9.27HU减少到2.54HU。由此可知,扫描条件低时,产生的噪声大,扫描条件高时,产生的噪声小,而较高的扫描条件可以降低噪声。增加X线量,可降低噪声,噪声水平随曝光量增大而降低[2]。

有文献指出,对性能良好的CT机,其噪声水平应与照射量(mAs)的平方根成反比。对这个反平方根规律的符合程度,称为CT的噪声特性[3]。本实验验证了这一规律。以mAs平方根的倒数×1000为横坐标,以噪声为纵坐标绘图,可清楚看出在不同层厚下X线射线量与噪声的关系(图1),根据实验结果显示,噪声的平方与mAs成反比。有关层厚与噪声的关系,本组实验中的数据表明:重建层厚越薄,产生的噪声就越大,但可以通过适当增加X线量的办法来控制薄层重建的图像噪声。

3.3 重建层厚与分辨率的关系

理论上讲,重建层厚越薄,空间分辨率越高,密度分辨率越低,反之,空间分辨率越低,密度分辨率越高。在工作中,我们应该根据病灶的大小而定,观察细微病变应将层厚减薄,提高检出率。如内耳、喉室及真假声带、椎间盘等部位应采取薄层扫描,同时增加mAs,以减少噪声的产生,保证图像质量[4,5,6]。

CT噪声是难以避免的,我们应该定期测试水模来监控机器的工作状态,并保证CT机良好的运行环境,如温度、湿度、洁净度、电压稳定等。对重建层厚引起的噪声,可以通过适当增加X线毫安量的办法来控制。

摘要:目的通过实验分析重建层厚的改变对CT图像噪声的影响。方法应用Siemens Somatom Sensation 16全身CT机及随机所配20cm直径水模。选用不同的扫描参数及重建层厚,对水模进行扫描,测量图像中心相同位置CT值与标准值偏差并分析。结果CT图像噪声随着mAs值、重建层厚增大而减小,图像噪声与mAs的平方根成反比。结论正确理解重建层厚对噪声的影响,采用适当增加X线毫安量的方法来降低噪声是切实可行的。

关键词:螺旋CT,重建层厚,图像噪声

参考文献

[1]Junji,Kazuyoshi,YAsuto O.meAsurement of CT SeCTion Thickness by Using the PartialVolume EffeCT[J].Radiolo- gy.1992,184:870-872.

[2]汪家旺,李宝春,张康良,等.矩阵曝光量对CT噪声的影响[J].中华放射学杂志,1996,30(4):276—277.

[3]Wang G,Vannier mW.Helical CT image noise-analytical results[J],medPhys.1993,20:1635-1640.

[4]肖红,李国英,赵修义,等.肺部高分辨率CT扫描X线量控制与图像质量保证[J].实用放射学杂志,1997,13(7):427-428.

[5]刘素峰CT影像质量的保证和控制[J].医疗设备信息,2007(2):87—88.

不同层厚 篇5

1 资料与方法

1.1 一般资料

本组回顾性研究21例患者, 其中, 男10例, 女11例;年龄30~79岁, 所有患者肺内皆有数目不等的肺小结节。

1.2 方法

1.2.1 所有患者均利用飞利浦64层多排螺旋CT, 在深吸气末从肺尖至肺底进行容积扫描, 螺距0.9, 300 MA, 120 kV, 准直0.625×64。重建图像包括整个肺野, 重建肺窗1200窗宽, -600窗位, 重建层厚及层间距参数如下, (1) 用不同层厚不同间距重建:层厚1 mm, 层间距1 mm及3 mm层厚, 分别用1.5、3、6 mm层间距;5 mm层厚, 分别用2.5、5、10 mm层间距;8 mm层厚, 分别用4、8、16 mm层间距; (2) 固定用3 mm层厚, 不同层间距重建, 重建层间距分别为1.5、2.5、3、4、5、6、8、10及16 mm; (3) 固定用3 mm层间距, 分别用1、3、5、8及10 mm层厚进行重建, 重建所得图像传至工作站, 以备阅片使用。

1.2.2 用EXTEVDED WORKSPACE工作站 (软件版本3.5.2) 中Lung Nodule Assessment肺结节自动分析软件对层厚1 mm, 层间距1 mm数据中每一个肺内病灶进行标记, 根据软件测量病灶的体积边径线、缘锐利度及病灶CT值, 剔除不符合小结节诊断标准的病灶, 统计出肺野中肺小结节的总数量, 其标准:长宽高各径线均小于10 mm且其最长径与其他径线之比小于2∶1, CT值小于130 Hu。

1.2.3 由两组医生分别在工作站上对每位患者所有图形进行软阅片, 分别记录各种层厚、层间距的图像上肺野中发现的肺小结节的数量, 然后求得两组平均值为肺内结节总数。

2 结果

2.1 不同层厚、层间距肺小结节统计

以1 mm层厚、1 mm层间距利用结节软件标记的小结节数目为基准, 通过不同层厚不同层间距重建时小结节显示百分数可以看出, 层厚愈小, 显示率愈高, 同一层厚, 层间距愈小, 显示率愈高。见表1。

2.2 3 mm层厚、不同层间距肺小结节统计

将层间距从小到大的顺序排列做X轴, 各层间距重建图像中统计的小结节数目做Y轴绘制散点图, 显示散点的分布为直线型, 没有异常值;通过计算相关系数r=-0.9833, tr0.001=5.408, P<0.001。见表2。

将层厚做X轴, 各种层厚重建图像上统计的小结节数目做Y轴绘制散点图, 观察其分布为直线分布图形, 没有异常值, 通过计算相关系数r=-0.96 82, tr0.01=5.841, P<0.01。见表3。

3 讨论

肺内小结节是指直径在1 cm以下的结节病变[1], 有明确的边缘, 圆形和类圆形其长宽径之比小于2的非钙化影 (CT值小于130 Hu) , 边缘清晰或大部清晰。肺内小结节可见于错构瘤、转移瘤、肺囊肿、炎性假瘤、结核瘤、周围性肺癌、癌性淋巴管炎、硅沉着病等。胸部多层螺旋CT能够准确判断肺内小结节的有无、分布、形态、大小、数目。CT显示肺小结节的能力不但受结节本身大小、位置等因素影像同时还受重建层厚和病灶与层面位置关系的影响[2], 结节大小、位置是患者本身固有的, 在此不做讨论。重建层厚决定多大的小结节能充满整个层厚, 病灶与层面相对位置关系决定有多少小结节能够充满整个层厚;当小结节充满整个层厚时因为没有部分容积效应可得到最大对比度, 结节显示最清楚;当小结节占据层厚一部分时因有部分容积效应使对比度减低, 结节显示不清楚甚至失去结节特征;当小结节位于重建层面以外时完全不显示。较薄的层厚, 重叠重建, 肺小结节完全充满整个层厚的机会就增加, 显示的机会增大, 小结节数目就最多, 本组3 mm层厚, 1.5 mm间距重建时的小结节显示率为98.8%;较厚的层厚, 间隔重建, 小结节充满整个层厚的机会就减少, 还可能完全位于重建层面以外, 使小结节显示数目明显减少, 本组8 mm层厚, 16 mm间距重建时的小结节显示率仅为36.1%。当固定了层厚, 用不同的层间距重建时, 层间距与小结节数目呈直线负相关 (r=-0.983 3) , 说明64层多层螺旋CT肺野内小结节的显示与重建层间距之间呈明显的直线负相关, 层间距愈大, 被遗漏于重建层面以外的肺小结节数量增多, 能够显示的小结节数就愈少。当重建层间距固定, 用不同的层厚重建, 重建层厚与小结节显示数目之间呈直线负相关 (r=-0.968 2) , 即随着重建层厚的的增加, 能够占据整个重建层厚的小结节减少, 使小结节的显示数目就少, 此种变化与Fischbach等[3]研究结论相似, 即1.25 mm层厚重建图像肺小结节的显示率高于5 mm层厚。

通过研究64层螺旋CT肺内小结节显示率与重建层厚、重建间距之间的关系, 显示肺内小结节的显示能力受重建层厚及间距的影响很大, 当选择较薄的层厚, 重叠的层间距就能最大限度地显示肺小结节的数目, 而选择较厚的层厚, 间隔重建就要遗漏较多的肺小结节从而造成不必要的漏诊, 这就要求我们在利用多层螺旋CT对胸部进行容积扫描后, 用多层螺旋CT机具有的最小的层厚、最小的层间距进行重建后在工作站上进行CT软阅片, 才能更多地显示出肺内小结节, 最大限度地减少漏诊、误诊的发生。

参考文献

[1]范红燕, 侯艳军, 赵彦民.肺内多发小结节的CT诊断与鉴别诊断[J].放射学实践, 2003, 18 (10) :718-720.

[2]Paranjpe DV, Bergin CJ.Spiral CT of the lungs:optimal technique and resolution compared with conventional CT[J].AJR, 1994, 162:561-567.

不同层厚 篇6

近几年, 对CrN/CrAlN, TiN/MoSx, AlN/ZrN/AlN, AlN/CrN, TiN (或CrN, VN, SiN) /TiAlN等多层涂层的研究很多[12,13,14], 主要探讨涂层的磨损机理、硬化机理、氧化行为等方面, 并致力于开发新的纳米涂层。CrN涂层具有相当的硬度、内应力低、韧性和耐腐蚀性好、热稳定性高等特点, 不但可作为耐磨涂层用于工模具和切削工具的表面强化, 而且在表面防腐和装饰等许多工业领域也有重要用途。但直流磁控溅射法制备的CrN单层涂层结构较为疏松, 硬度较低[15,16], 本工作拟采用Cr/CrN多层结构涂层的设计思路, 期望通过引入多层结构可以提高涂层性能。实验选择软金属Cr层对CrN层进行多层化, 主要基于多层涂层的膜基结合和韧性这一考虑, 多层结构的设计主要是通过改变调制周期和层厚比这两个重要参数加以实现的。通过研究层厚比对Cr/CrN多层涂层组织结构、力学性能的影响规律, 优化涂层制备工艺参数, 为此类涂层的工业化生产及应用提供一定的依据。

1 实验材料与方法

实验采用JGP450A2型超高真空磁控溅射仪制备Cr/CrN多层涂层。基片为镜面304不锈钢, 靶材为纯度99.8%的Cr (尺寸为80mm×5mm) 。在不锈钢基底上先沉积Cr层, 然后沉积CrN层, 随后使这一过程交替进行, 最终形成Cr/CrN多层涂层。其中, Cr层沉积气氛为氩气, 气流量为10sccm, CrN沉积气氛为氩气和氮气的混合气体, 气流量分别为10sccm和23sccm。沉积过程中工作气压为0.5Pa, 基底负偏压为200V, 功率为150W。溅射过程中靶基距均为60mm, 基底由水冷却。实验中, 设定调制周期为400nm (即单一Cr层和CrN层的厚度之和为400nm) , 通过对Cr层和CrN层沉积时间的控制, 调节层厚比 (即CrN层厚度/ (CrN层+Cr层厚度) ) 分别为0.2, 0.5, 1.0和2.0, 具体参数如表1所示。

涂层采用D8 DISCOVER型X射线衍射仪 (XRD) 进行物相分析, 选用的辐射源为铜Kα, λ=1.5406nm, 管电压为40kV, 管电流为40mA, 采用连续扫描的方式, 2θ角扫描范围为30~85°。显微硬度测试在FM-700数字式显微硬度计上进行, 载荷为0.098N, 测试6点取平均值。在中科院兰州化物所生产的WS-2005薄膜附着力自动划痕仪上测得涂层与基体的结合强度 (临界载荷) , 并用金相显微镜观察划痕形貌。利用WTM-2E磨损仪测量涂层的摩擦磨损性能, 对磨材料为Si3N4球, 加载载荷为100g, 摩擦速率为0.25m/s, 摩擦实验在湿度为50%, 温度为25℃的环境下进行。利用Dektak3ST型台阶仪测量磨痕深度及磨痕宽度, 计算出总的磨损体积, 通过磨损率来评价涂层的耐磨性。采用Sirion场发射扫描电子显微镜 (SEM) 观察涂层的组织形貌及磨痕形貌, 利用其附带的能谱仪测定成分。

2 结果与分析

2.1 层厚比对Cr/CrN多层涂层相结构的影响

图1是具有不同层厚比的Cr/CrN多层涂层的XRD谱图。由图可见, 单层CrN涂层主要由fcc-CrN单相构成, 呈现明显的 (200) 择优生长;多层涂层均由fcc-CrN和bcc-Cr两相组成, 其中CrN以 (200) 峰为主, Cr以 (110) 峰为主。加入缓冲层Cr层后, 涂层的择优取向仍主要为CrN (200) 。单层氮化物薄膜经过多层化形成金属/氮化物多层膜后, 多层薄膜的择优取向不会发生改变这一现象在多种涂层中已发现, 如电弧离子镀Cr/CrN多层膜[17]、Ti/TiN及Al/TiN薄膜[18]。但随着层厚比从2.0降至0.2, CrN (200) 衍射峰强度增大, 而Cr (110) 衍射峰强度减小, 这是由于涂层中CrN含量增多和Cr含量减小所导致的。Cr/CrN多层涂层中的CrN (200) 衍射峰发生一定程度的右移, 这可能是由于涂层压应力释放所致[19]。

2.2 层厚比对Cr/CrN多层涂层形貌的影响

图2为不同层厚比Cr/CrN多层涂层的横截面形貌。由图可见, Cr/CrN界面数量均为14, 随着层厚比从2.0降至0.2, Cr层厚度减小, CrN层厚度增大。层厚比为2.0时, 涂层呈明显的柱状结构, 且Cr层柱状结构比CrN层更为明显, 组织疏松, Cr/CrN界面清晰。层厚比为0.2时, Cr层和CrN层的柱状结构均不明显, Cr/CrN界面变得模糊, 涂层结构更为致密[12]。这表明Cr层的存在, 带来了大量的中间界面, 可抑制柱状晶的生长[20], 有助于提高多层涂层致密性, 细化涂层晶粒。

(a) layer thickness ratio of 2.0; (b) layer thickness ratio of 1.0; (c) layer thickness ratio of 0.5; (d) layer thickness ratio of 0.2

2.3 层厚比对Cr/CrN多层涂层硬度和结合力的影响

Cr/CrN多层涂层的硬度和结合力随层厚比的变化关系如图3所示。由图可见, 随着层厚比从2.0降至0.2, 涂层的硬度从1550HV大幅增至2300HV, 而涂层的结合力则从21N先略增至23N后降至16N。

涂层硬度随着层厚比的降低而增大, 这与多层结构中CrN层厚度的增大、Cr层厚度的减小, 以及涂层致密化结构 (见图2) 有关。根据硬度混合法则, 取Cr和CrN的硬度分别为930, 1800HV, 计算出层厚比为0.2, 0.5, 1.0和2.0时多层涂层的混合硬度分别为1656, 1506, 1365HV和1217HV, 结合图3可知, 多层涂层的硬度均高于混合法则所得到的硬度, 即Cr/CrN多层结构涂层能够提高涂层硬度。

根据图3中所示的涂层表面划痕形貌可见, 划痕周边均未出现大块的剥离和脱落现象, 显示Cr/CrN多层涂层具有较好的膜基结合。另外, 涂层结合情况随着层厚比的降低有所改善, 但层厚比过低, 膜基结合又会下降。这说明适当厚度的Cr过渡层可以改善涂层与基体的结合。涂层结合情况的改善与涂层中残余应力的大小相关。研究表明, 软硬交替的膜层结构具有较小的残余应力[21], 有助于膜基结合力的增加。

2.4 层厚比对Cr/CrN多层涂层摩擦磨损性能的影响

图4为不同层厚比Cr/CrN多层涂层的磨损率和摩擦因数。由图可见, 层厚比由2.0下降到0.5时, 涂层的磨损率首先由2.4×10-8 mm3·N-1·m-1缓慢下降到1.8×10-8 mm3·N-1·m-1, 当层厚比为0.2时, 磨损率达到最小值0.6×10-8 mm3·N-1·m-1;Cr/CrN多层涂层的摩擦因数保持在0.85左右, 基本不随着层厚比的变化而改变, 且数值和CrN薄膜的摩擦因数 (约0.83) 相近。

图5为具有不同层厚比的Cr/CrN涂层磨损后的表面形貌。由图可见, 磨痕表面均较为平整。在Cr/CrN多层涂层中, 硬质相CrN和软质相Cr是交替分布的, 在磨球 (磨球为Si3N4) 和涂层表面相互接触和磨损的过程中, 表面的硬质CrN会发生剥离并形成硬质磨粒, 这些硬质磨粒随后将会嵌入到软质相Cr中而难以从磨痕表面挣脱, 导致参与磨粒磨损的磨粒将会减少, 磨痕表面平整光滑。对层厚比为0.5的涂层磨痕表面进行线扫描发现, 磨痕表面颜色较深的地方Cr和N元素含量下降, O和Si (磨球为Si3N4) 元素含量升高, 说明磨屑在此处出现了堆积。其中, Cr元素下降表明涂层和磨球之间发生了元素转移, O元素的增加说明涂层磨损过程发生了氧化。当层厚比降为0.2时, 涂层表面磨痕宽度显著减小, 耐磨性最佳。且由于Si3N4磨球硬质压入薄膜表面后对其切削, 形成了犁沟和挤出脊, 涂层表面具有磨粒磨损的形貌特征[22]。

一般认为, 涂层的耐磨性取决于涂层的硬度以及涂层与基底的结合强度[23]。结合图3和图4, 本实验中层厚比为0.2的Cr/CrN涂层具有最高的硬度和最佳耐磨性, 符合磨损量和f/H (f为摩擦因数, H为显微硬度) 之间的正比关系[24]。

3 结论

(1) 采用直流磁控溅射法制备出具有不同层厚比的Cr/CrN多层涂层。在调制周期相同的条件下 (400nm) , 当层厚比为2.0, 1.0, 0.5和0.2时, Cr/CrN多层涂层始终由Cr和CrN两相组成, 呈现较为明显的CrN (200) 择优生长。

(2) 层厚比的减小, 使Cr/CrN多层涂层变得致密起来, 带来硬度的上升和耐磨性的改善。

不同层厚 篇7

孤岛油田是河流相正韵律沉积为主的整装疏松砂岩油藏, 经过三十多年注水和聚合物驱后剩余油分布更加复杂, 挖潜难度大。受韵律性及层内夹层的影响, 无论是辫状河沉积还是曲流河沉积的厚油层顶部剩余油富集[1,2], 水平井逐渐成为挖潜整装油田厚油层剩余油的有效途径。实践证明, 水平井具有控制面积大、有效抑制含水上升的优势, 成为孤岛油田近期提高采收率的主导技术。

以往文献针对水平井应用地质条件和相关技术政策研究较为多见, 而关于老区水平井实际投产的效果分析评价较少, 本文利用钻井、测井、生产动态等资料分析夹层类型、轨迹、开发方式等因素对水平井含油饱和度及投产效果的影响, 为老油田水平井进一步推广提供借鉴。

1 概况

中一区N g 5 3层油层埋深1 2 5 0-1 2 7 0 m, 区内无断层, 构造简单平缓, 南高北低。储层厚度一般为8-1 2 m, 平均为9.4 m, 属于高孔高渗疏松砂岩储层。Ng5 3层属于典型的河流相正韵律油层, 由于不同沉积时间的河道砂相互切叠和加积, 砂体内部结构复杂, 存在非渗透或相对低渗透隔夹层, 虽然厚度不等且连续性差, 但对流体的渗流起到屏蔽作用, 易形成剩余油富集区[1,2]

孤岛中一区Ng5于1971年10月与馆6采用一套层系投入开发, 1974年9月采用400m×350m的反九点法注采井网注水开发, 经历三次细分及加密调整, 现采用200m×350m近南北向行列式井网形式。于2000年10月转注聚开发, 2004年6月转入后续水驱, 2004-2005年正处于注聚见效高峰期。

2 水平井油层钻遇情况与生产状况

截止2005年9月中一区Ng53层设计16口水平井均已完钻, 投产15口 (中12-平511井由于投产即高见聚, 上返Ng35层, 未生产水平段) , 从水平井钻遇油层和投产情况看:水平井钻遇油层含油性较好, 平均含油饱和度5 2%。投产含水低, 产量较高, 平均初期日产油28t/d, 是直井的3.5倍, 平均含水47%, 低于直井40%。投产1年平均单井累油0.48×104t, 是同期新直井的2倍以上, 获良好开发效果。但由于受厚油层内储层构型、设计参数、开采方式等的影响, 水平井的生产状况有所差异, 效果较好的井平均月产油量450t以上 (平均日产水平15t, 为直井的2倍, 用月产油量评价为消除投产时间长短的影响) 有7口井, 占馆5水平井数的36.4%, 生产1年累油达到5400-9340t。平均月产油量150t以下井, 即平均日产水平不足5t的井有2口 (中13-平511、中13-平513) , 比例较小, 仅9%, 生产效果较差, 生产2年累油仅2000-3000t。

3 水平井效果的影响因素

与大庆喇萨杏油田筛选原则条件[4]相似, 孤岛油田厚层水平井所筛选潜力层主要为厚油层内夹层较发育, 夹层延伸范围至少大于两个注采井排, 油层厚度一般为8.4-17.5m, 夹层以上3-5m动用较差油层。平面轨迹根据行列井网特点和剩余油分布有平行油井排和垂直油井排两种, 按开发方式分为注聚前、注聚中和注聚后续水驱阶段。

3.1 厚油层内储层构型的影响

厚油层内储层构型中的夹层发育状况及水平井挖潜韵律段的厚度对水平井开发效果有影响, 根据数值模拟研究表明:夹层的无因次面积 (夹层的面积与水平井控制面积之比称为无因次面积) 大于6时, 采用水平井开发比较好;在夹层比较发育的情况下, 水平井挖潜剩余油富集厚度的下限为3m[5]。Ng53层完钻水平井筛选夹层较发育区域, 且无因次面积均大于6, 夹层以上3-5m油层, 剩余油富集厚度相差不大。因此夹层分布范围、水平井挖潜韵律段的厚度对Ng53层水平井影响较小。

厚层层内夹层根据其岩性主要分为泥质夹层、灰质夹层、物性夹层, 统计Ng53层完钻16口水平井基本为泥质、物性夹层两种。根据油层钻遇和生产情况的统计, 以泥质夹层为好, 统计4口泥质夹层水平井钻遇油层平均含油饱和度47.6%, 投产初期平均日产油29t/d, 平均含水27%, 平均月产油517t, 5口物性夹层水平井钻遇油层平均含油饱和度5 2.2%, 投产初期平均日产油23.5t/d, 平均含水59.5%, 平均月产油303t。

3.2 轨迹的影响

轨迹主要包括距油层顶的轨迹和平面轨迹两方面, 在纵向上距油层顶距离越小, 钻遇油层含油饱和度越高, 但纵向轨迹距顶太近, 水平段钻遇储层物性较差, 造成水平井投产后供液不足, 例如中13-平511井, 距顶仅0.8m, 钻遇储层物性差, 孔隙度27.8%, 渗透率335×10-3μm, 泥质含量10.13%, 投产后由于供液不足, 开发效果较差。根据孤岛钻厚层水平井的实践, 距顶1.0-1.5m为宜, 既保证油层的含油性又能保证储层的供液能力。

平面轨迹根据行列井网特点和剩余油分布有平行油井排和垂直油井排两种, 根据N g 5 3层水平井钻遇油层情况统计, 两种轨迹钻遇油层饱和度相差不大, 平均52.7%-53.1%, 说明油井间和油水井排间是剩余油主要富集区。根据生产情况统计, 垂直油井排井好于平行油井排井, 6口平行油井排方向井初期日产油26.2 t/d, 平均含水4 6.9%, 平均月产量296t, 9口垂直油井排方向井初期日产油29.1t/d, 平均含水47%, 平均月产量470t。初期生产情况相差不大, 但生产过程中垂直油井排的井优势越来越明显, 分析原因主要平行油井排方向井受主流线干扰, 生产情况差, 而垂直油井排方向井设计在分流线上, 可有效避开主流线的干扰。

3.3 开采方式的影响

中一区Ng53层目前处于注聚见效阶段, 而水平井初期平均单井日油28t, 含水47%, 平均月产油量400t, 远远好于直井的开发效果。同时中一区馆4也实施水平井挖潜, 且馆4处于注聚转后续水驱阶段, 单元综合含水已高达9 3%, 水平井生产效果不如Ng53层, 馆4水平井初期平均单井日油19.4t/d, 含水66.7%, 平均月产油量255t, 可见注聚开发对水平井开发效果有影响, 所以开发方式也是影响水平井效果的一个重要因素。

当然影响水平井效果还有其他诸多因素, 例如采油强度, 由于孤岛水平井投产时间较短, 一般保持液量生产, 还未进入提液生产时期, 采油强度相差不大, 还未成为影响效果的主要因素, 所以在此仅论述了以上3个影响的因素。

4 结束语

理论研究和矿场实施效果表明, 水平井对特高含水期正韵律厚油层顶部提高采收率具有较好的适应性[1], 但由于受多种因素影响, 水平井的生产情况有差异, 主要受厚油层内储层构型、设计参数、开采方式等的影响。

参考文献

[1]束青林.正韵律厚油层剩余油分布模式及水平井挖潜.油气地质与采收率.2004, 11 (6) :34~38

[2]束青林.河道砂侧积体对剩余油分布的影响.油气地质与采收率.2005, 12 (2) :45~48

[3]张伟峰, 薛兆杰, 杨海燕等.孤岛油田水平井开采正韵律厚油层顶部剩余油挖潜先导试验.油气地质与采收率.2003, 10增刊:45~46

[4]刘波, 刘振, 王广运等.大庆老区水平井地质设计方法.大庆石油地质与开发.22 (5) :46~48

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