热成像仪

热成像仪（精选12篇）

热成像仪 篇1

英国推出FLIR K系列新型消防专用热成像仪。该热成像仪适用于单手操作, 当操作人员移动时, 也可提供清晰图像与明确的定位感知, 并且图像可被储存以用于火灾报告分析。

该热成像仪可在高达85℃的高温下使用, 防水等级为IP67。在黑暗环境中, 该成像仪可通过烟雾、雨水与雾气为消防队员提供清晰的图像以准确定位起火点。如果墙后起火, 该热成像仪也可显示出图像, 以警示消防员不要打开门窗。对于可能出现复燃的区域, 该热成像仪可快速呈现出场景剖面图, 以方便消防队员在扑灭火灾后检查易复燃区域。

热成像仪 篇2

拍过照片的朋友都知道，诞生了一幅完美的图画，必须要经过一个复杂的过程。图像的形成过程，可以这样说：

1、曝光摄影的工作人员必须是第一，风光，多彩的风景在电影里面安装摄像头，通过摄像机的镜头记录如画。这一步就是通常所说的曝光，是摄影的整个过程中不可缺少的一部分。片中有无形肉眼图像被称为“潜伏”，顾名思义是“潜影”。

2、负冲洗拍摄电影必须经过处理后可潜伏图像转化为可见光图像。冲洗的电影作品，可以完成专业的影响扩大店铺，而且他们自己去完成。如果您使用的是彩色负片，可以看到显影后，漂白，定影过程中，电影，留下了原始场景的亮度对比，通常是互补色图像，我们把这个形象，被称为“负面”。随着一负的电影称为“电影”。这里要提醒朋友们注意了：电影是一种特殊的记录材料是不同的画家，作家，各类纸张，

加工后的情况下，该材料是在明亮的房间打开，再打开也看不到任何图像。但是，如果你打开​​墨盒，使您的拍摄结果有一天被摧毁!不要小看小片，但它的质量好，图像可以很好。 好电影，你必须保持清洁，防止沾上灰尘和划痕。因此，在干燥过程中湿膜，冷却在一个干净的环境，不能让灰尘附着的电影，但不会轻易用手或布将他的电影，在影片中那么容易留下指纹或划痕，开发薄膜还没有暴露于外部，应安装在特殊的薄膜袋保存，以避免灰尘。因为一旦胶片划痕，会在左边的照片是黑暗的道路，在胶片上的灰尘，会留下白色的影像对应的照片。

3、印刷或放大看到负的最终目标不是摄影，希望看到原始场景的亮度和颜色一致的图像，仍然需要通过放大机镜头，有点负负放大尺寸，打印，彩色打印纸暴露。扩增，可切割的图片上，可以校准颜色，可以多个副本，你也可以复制成不同的尺寸。

成像风格测试 篇3

焦外虚化表现

除了Minitar-1 32mm 1∶2.8，人像拍摄是其他3只镜头的主要用途之一。因此，画面焦点之外的虚化能力与虚化特点是其首要考量要素，某种意义上讲甚至比焦内的清晰度还要重要。在这里，Petzval镜头以独特的旋转焦外独树一帜，更可以通过使用异形光圈获得各种形状的虚化光斑。福伦达镜头也有上佳的表现。相比之下尼康镜头的虚化则有显得平淡无奇。

01.福伦达50mm 1∶1.5 Nokton

02.AF-S 尼克尔 50mm 1∶1.8G

03.Petzval 85mm 1∶2.2 使用普通光圈

04.Petzval 85mm 1∶2.2 使用雨滴形光圈

色彩与成像风格对比

这4只镜头的画面表现各不相同，其中Minitar-1 32mm 1∶2.8饱和度和对比度都很高，并且暗角浓郁，不过在数码机身上画面四周出现了“红移”现象。尼康镜头对蓝色的还原非常漂亮，画面略微偏冷。Petzval镜头的色彩也很艳丽，但也有轻微暗角边缘模糊。福伦达的色彩相对最清淡，细节丰富而饱和度不高。

01.Petzval 85mm 1∶2.2

02.Minitar-1 32mm 1∶2.8

03.福伦达50mm 1∶1.5 Nokton

高性能热成像仪 篇4

Eclipse LD是美国公司研制的一种新型高性能热成像仪。该仪器将紧凑与流线型设计结合在一起, 配备了美国最先进的热成像引擎和最新液晶显示技术。

该仪器具有可选性功能, 包括该公司专利———热成像凸显技术, 消防员通过触摸相关按钮即可揭示出隐藏的火灾危险并区分出较热的物体。其他可选性功能包括为超炽热物体着色, 用鲜明的黄色、橙色和红色突显出高热量场景以及温度测量功能。

该成像仪还配有个性化控制面板, 可以让用户注册、存储、维护、优化其热成像产品及配件。该仪器也可让消防队员记录长达5h的高分辨率视频。

疏离,回忆成像散文 篇5

世间的你我，皆以疏离后的思念倔强着成像。

侧目，我若农夫。因惯于在墨字间耕犁，以为你会在这片心事的田间翻起我背身向你的委顿却不低头；以为你会在山前水岸，舀一瓢落花的瓣，蘸一砚最遥的曾经欢喜，描一帧离后眉梢尚好。可是，疏离的记忆凉淡如秋，任凭怎样的拉扯都拢聚不了曾经相守的承诺。

横目，我若娇蛮的公主。看多了被皇阿玛宠溺有着一副持宠嚣张的面容，现下回忆起来，与你在一起的时间里，我全然也是任性着无礼，那般伴宠而娇的公主样，可是因你的宠溺而生？或者，你就是我私下里认为最昂首的依靠？当有疏离堪堪临现时，你叫我如何藏得住欲滴而未落的泪，叫我如何阻止不曾失温的心番番下坠？

游目，我若桌前的墨笔。曾经太多相对的时候忽略了相视的目光，我其实不愿提笔，不愿在笔端诉一纸昼间夜里的思念。我宁愿与你絮絮叨叨的说着红尘碎事，只因那些拨弄笔墨的感觉远不及对视你的欣喜；只因即使有叹息，你在，我便不惧无你的墨字来袭。

纵目，我若驰骋的`骏马。慢慢变老的时光里，一程相伴的奔走里，你会是我的厩槽吗？友说，你以牧马的身心将我圈围，定会容我挽了疏离的衣袖来引颈长啸。偏偏踏尘而归时，厩槽里安放的却不是我想要的独守。那么多被你惯的娇宠，还有那么多一起走过的红尘甬道，怎么一忽儿全都不在了。离了你我才知道，世间再没有可供我安歇之地了。

张目，我若画眉。我在距离你最近的笼里学会了你的名字，翻覆颠倒的唇间语，只为走近你面无表情的心墙，而后，放不舍在我展臂不离的笼里。他们说，我只是凭着割舌而求尘语才被你囚禁的，因你，我成全了失去高飞的勇气；因你，再回首，仰望中我们仅剩下一场疏离的台词。

仰目，我若回巢的雨燕。少时，妈妈教我雨燕最是恋家，纵是缺了三季的相守亦能寻得最初那季的相约，跨寒冬过盛夏，只在飞来飞去的时间里续写对巢的不离不弃。我曾经以为，有你，我便有巢，我以为，一身不苍的衣可来寻你旧巢的迹。可是，我忽略了，忽略了燕还是那只燕，巢已非旧时的巢。疏离的太久，初垒的心早已陌生了归来后的迟疑。

俯目，我若池中鱼。都说水清则无鱼生，是不是在你清波的池里我需要提早知道不能伴你道理？是不是在你的池心只适合荷枝满莲开？离了你，我不会再在你的微笑里流转，因为我是连呼吸都贫瘠的鱼，怎敢去祈回首相望的愿？那些碎瓣而吟的叹，终是被你遗漏啊。

喀嚓！照片即时成像 篇6

1948年，革命性的宝丽来Model 95在美国上架。这个笨重的、风箱一样的照相机随即热卖，第一天所有存货就被全部售出，而且从那天开始的很长一段时间里，宝丽来的生产量就是它的销售量。宝丽来Model 95拍出的照片是不太美观的褐色冲印相片，而且相纸需要被一层保护膜覆盖。

宝丽来相机如此受欢迎的原因并非是图像的品质，而是它前所未有的独特用户体验：在历史上第一次，人们在照相之后马上就能看到照片的样子，这种体验就是由宝丽来相机提供的。

首个即时成像相机出现后24年，另一项科技才走向成熟：1972年兰德代表宝丽来公司发布了宝丽来SX-70，他手中的这款可折叠相机便是第一个便携相机。新相纸的显像时间被缩短到了1min左右的时间，而且相片可以从相机中自动弹出。这款相机确保了宝丽来在西方文化中的重要地位。

热成像仪 篇7

电气专业可通过红外热像技术对电气设备预防性监测, 了解设备的运行状态, 针对其出现的隐患, 进行有计划的维修, 确保电气设备运行的稳定性。

一、红外热成像

1. 红外热成像技术及优点

热成像技术是利用热感应照相机的红外线成像技术。热感应照相机可生成热而不是光的图像, 它可以测量红外 (IR) 能量, 并将数据转换成相应的温度图像。采用红外技术快速测量物体表面温度, 这种仪表不接触物体就可以快速显示温度读数, 可安全测量高温、危险或难接触表面, 而不会污染或损坏待测对象。

2. 红外热像仪工作原理

物体因为发热, 会散发人肉眼看不到的辐射线, 辐射线通过热成像仪的镜头射到光栅上, 光栅后面的探测器就是从光栅上面采集信息, 经过数据处理与转换, 就会在显示屏上面显示我们拍摄到的物体表面的温度, 见图1。将拍摄到的图片经过相应的图片处理软件进行处理后, 就可以得到设备任意部位的温度, 通过进行温度的分析, 可以了解设备的运行状态。

二、红外热成像主要的检测方法

1. 表面温度判断法

通过对设备的表面进行采集资料, 对采集的资料进行分析后, 对照相关规定, 凡温度 (温升) 超过标准者可根据设备温度超标的程度、设备的重要性及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质。此种方法主观决定性太强, 判断缺乏可靠性, 往往引起误判。

2. 温差判断法

相对温差法, 顾名思义及时根据相对温差判定的方法。相对温差即两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。

3. 同类比较法

同类比较法即是在同型号同厂家的设备之间比较。同类分析法可分为电流致热型设备及电压致热型设备比较。在同一电气回路中, 当三相电流对称和三相 (或两相) 设备相同时, 比较三相 (或两相) 电流致热型 (如电流互感器) 设备对应部位的温升值, 可判断设备是否正常。一般情况下, 当同类温差超过允许温升值的30%时, 应定为重大缺陷。当三相电压不对称时应考虑工作电压的影响。

4. 热谱图分析法

热谱图分析法是根据同类设备在正常状态和异常状态下的热谱图的差异来判断设备是否正常。

5. 档案分析法

档案分析法则是分析同一设备在不同时期的检测数据 (例如温升、相对温差和热谱图) , 找出设备致热参数的变化趋势和变化速率, 以判断设备是否正常。

三、红外热像在电气设备应用实例

1. 电机中的应用

电机的部件较多, 发生故障的部位及原因也较多, 由于接线端子连接松脱、接线端子氧化腐蚀、发生接线端子过热, 则需要通过重新连接或更换接线端子。内部铁芯、绕组因绝缘层老化或损坏导致短路, 电机外壳温度局部分布温度过高, 如果外壳整体温度过高, 则一般由散热不良引起, 需要检查散热风扇及风道。由于润滑不良或轴承磨损, 轴承温度过高, 需采取检查润滑及轴承转动声音。通过图2, 维护人员能够非常清晰的看到电机发热的部位, 可以结合电机的负荷、电流等运行环境来判断电机是否存在故障。

2. 变压器中的应用

变压器箱体由于油路管道堵塞、涡流损耗、内部异常、铁芯绝缘不良等造成发热。通过拍摄的图片, 维护人员能够清晰的看到变压器冷却循环部位的温度、变压器进出线出的温度、变压器进出电缆的温度、主变的温度等, 就可以通过图3分析出变压器的运行状态。

3. 电容器中的应用

电容器内部的电介质或载流导体附近电气绝缘的电介质在交流电压作用下引起的能量损耗 (介质损耗) , 即使在正常状态下, 设备内部的介质和导体周围的绝缘介质在交流电压作用下, 也会有介质损耗发热。当绝缘介质的绝缘性能出现缺陷时, 会引起介质损耗增大, 电容值变大, 导致介质损耗发热功率增加, 从而引起设备运行温度增加。

通过图4红外成像很清楚的看到了电容器体、上边面、端子处的温度, 从而判断出电容器是否有坏点, 上表面是否存在漏液, 端子是否松动等隐患。通过图5, 同样可以看到电抗器器体的温度, 进出线处的温度, 来判断电抗器是否存在温度过高, 端子松动的隐患。

4. 接线端子中的应用

发热功率 (P) 与接触电阻 (R) 、通过电流 (I) 的平方成正比。正常时, 这些连接处 (部位) 的电阻在允许范围, 通过额定工作电流后发热也在设计允许值以内, 所以不会影响设备的安全运行。由于腐蚀氧化、连接不良、外力损伤使接触电阻异常, 电流通过时发热功率增大, 而且通电时间越长、电流越大, 会产生异常发热, 使温升异常增加, 就会产生缺陷。从图6中, 很明显的看到中间一相温度异常, 比其他两相高出了20%。从而判断出接线端子存在松动的现象。

5. 电缆中的应用

通过图7维护人员能够清楚的看到每根电缆的温度, 通过观察期的温度变化, 是否存在异常温度点, 再结合其运行的环境 (环境温度、电流大小、电缆粗细等) , 就可以判断出其的运行状态是否良好。

四、综述

热成像仪 篇8

1 红外热成像仪的使用原理

自然界所有温度在绝对零度 (-273℃) 以上的物体都会发出红外线, 红外线 (或称热辐射) 是自然界中存在最为广泛的辐射。大气、烟云等吸收可见光和近红外线, 但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。因此, 这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。我们利用这两个窗口, 可以在完全无光的情况下, 能够清晰地观察到前方的情况。

热成像仪或红外热成像仪是通过非接触探测红外能量, 并将其转换为电信号, 进而在显示器上生成热图像和温度值的一种检测设备。红外热成像仪能够将探测到的热量精确量化, 不仅能够观察热图像, 还能够对发热的区域进行准确识别和严格分析。

2 使用红外热成像仪的防止煤炭自燃发火事故技术分析

2.1 煤层自燃形成的条件

在煤巷掘进过程中, 由于煤层赋存条件复杂及煤层软硬条件不一, 常常因煤层厚度变化、地质构造等因素, 造成巷道周围煤岩体破坏程度不同, 易出现片帮、漏顶形成高冒。十一矿己组煤层属容易自燃煤层, 由于自然发火期短 (1个月, 曾经出现煤体揭露18天自燃的情况) , 高冒区处理不及时, 处理措施不当极易发生煤体自燃。

2.2 使用红外热成像仪查找高温点的可行性

温度和CO两个指标为煤层自燃的预测预报的重要指标, 通过该指标可及早发现煤体自燃, 为及时采取措施处理火区, 起到至关重要的作用。而对于高冒区, 由于CO的采集和测量往往需要借助其它辅助的工程或设备才能完成。如打钻孔、人工插管等。特别是对于处理过或隐蔽的高冒区, 检查起来往往难度较大, 力不从心。所以高冒区温度的测量, 在发现隐蔽区域煤体自燃时, 就显得尤为重要。传统的检查温度仪器多是温度计、红外线测温仪。温度计在测量巷道顶板表面温度时往往操作不便, 且人员需要攀高, 安全性、便捷性较低。同时温度计、测温仪只能实现点对点的测量, 测量效率和测量区域的完整性无法保证, 因此也就无法保证能够准确的发现高温点。为实现自燃发火区前期无死角、无盲区的检查, 准确掌握高冒区发火隐患, 特引进红外热成像仪作为煤体自燃预测预报设备, 其具有探测准确全面, 操作方便, 数据显示迅速灵敏等特点, 并可以实现数据的自动存储和记录, 为判断分析高冒点是否出现自燃提供重要依据。

2.3 红外热成像仪查找高冒高温点技术方案

己四三区段车场C6A点前15~25米之间, 由于在掘进过程中, 巷道顶板托顶煤施工, 托顶煤厚6.4米。通过使用热红外成像仪在现场实际测量己四三区段车场高冒点温度, 显示高冒点温度达到75℃, 属于高温异常点。为确保测量高温异常点的真实可靠性, 又向托顶煤段打钻进行验证, 成孔后, 拔出钻杆, 向孔内插入6分铁管, 从管内插入单芯束管检查CO浓度, 经检查孔内CO浓度达到900PPm, 已发生自燃。从而准确判断高温点自燃发火前期预兆, 给高温点处理提供了准确信息确保了矿井的安全生产。由于这些区域属于巷道石门揭煤和地质构造区域, 巷道周围煤岩体完整性差, 很多地点虽然采取了一定的充填措施, 并喷浆封闭, 但高冒区仍有遗漏。在前期的防灭火预防工作中已经提前预留CO检查管。为确保红外热成像仪的准确性, 用传统方法施工钻孔进行验证。经对比发现, 和应用热成像仪发现疑似火点比使用传统方法多发现3处, 其中, 己二四区段车场多发现1处、己四三区段车场多发现1处、二水平丁六底车场多发现1处。

3 效果及经济分析

3.1 效果分析

通过对热成像仪的实验应用, 验证了高冒点前期检查监测方面的优越性, 为处理高冒火点提供了重要依据, 并在矿井防灭火检查工作方面得到了普遍的应用, 保证了高冒点的提前发现, 提早预防, 消除了高冒点自燃发火现象。

3.2 经济分析

由于高冒点自燃发火发现及时, 为消除自燃发火初期处理提供了准确信息, 避免了高冒点煤炭自燃。因此红外热成像仪查找高温点技术方案减少了高冒区防自燃发火所投入的材料费用和人工费用, 实现了一定的经济效益。

4 结束语

通过对热成像仪的实验应用, 证实了其在高冒火区前期检查监测方面的优越性, 在随后的矿井防灭火普查工作方面得到了普遍的应用, 保证了高冒火区的提前发现, 提前预防, 对煤矿的安全生产, 以及我国经济的飞速发展都起到了不好忽视的作用。

摘要：随着我国经济的飞速发展, 我国对煤的需求量也越来越大, 因此煤矿安全, 煤矿防火也显的尤为重要, 红外热成像仪的实验应用, 不仅实现了高冒高温点前期无死角、无盲区的探测, 而且具有探测准确全面、操作方便、数据显示迅速等特点, 为高冒火区的早发现、早预防起到至关重要的作用。本文就红外热成像仪如何普查煤矿高温点做了简单的分析, 希望能够对今后的煤矿安全防火起到一定的帮助。

关键词：煤矿,高冒区,火灾,红外热成像仪,预测预报

参考文献

[1]余明高, 鲁来详.高瓦斯矿井高冒区遗留自燃综合防治技术.河南理工大学报 (自然科学版) , 2009.

实时光纤套管成像仪 篇9

在全球许多地区, 正规的套管变形监测必须成为油藏监测过程的一个重要组成部分, 这是因为油藏的压实作用和其他地质条件可以给套管施加巨大的载荷, 最终可能导致油井完全报废。通过对油井套管形状或作用于套管上应力的监测, 作业人员可在第一时间获得这些数据, 合理制定、实施针对预防套管损坏的计划, 如控制聪明井的采油速度、实施计划内的增产措施或其他油井干涉措施等。另外, 套管变形的连续实时监测可提高对油藏压实作用和其他与油藏有关的应力状态的认识程度, 即对优化采油作业和提高采收率具有十分重要的意义。

过去, 通过在套管上安装放射性示踪标识或将放射性示踪“子弹”安放于地层中, 对油藏中的压实作用进行直接测量, 将此类测量与井径仪和陀螺工具结合应用可追溯到将近半个世纪之前。声波成像工具和多臂井径仪的研制成功, 极大地提高了对油井管串变形的识别能力, 但是, 所有这些办法都需要测量工具进入到井眼内, 除了与井内管串有线测量有关的费用和风险外, 这些测量都局限于每次作业或工具再入井时的及时信息获取。

地下的压实作用和应力变化情况也可通过采用一些非直接测量技术进行遥测研究, 在陆地上, 以地面倾斜角度测量仪器和由全球定位系统 (GPS) 提供的有关数据作为技术支持, 通过对地表沉降的监测并结合应用微震动探测, 试图来描述油藏压实作用特性。微弱的震动、海底压力计和海底倾斜度测量仪可以给出海底和陆地地面正在发生变化的指示。最近, 油藏变化分析已经采用了延时 (4D) 地震技术, 对这些数据采集方法, 令人关注的通常是油藏内尤其是近井区域的分辨率和有用的量化。例如, 微弱的震动可以检测到地下断层的运动, 但是, 所获得的数据很有可能使断层运动起因识别达不到特定井或特定油藏补救设计所要求的精度。此外, 有时即使将多项压实作用遥测技术联合应用, 也不能唯一地确定出地下各层潜在的变形。

对这些压实数据采集和分析方法所关注的第二个方面是数据采集和处理所需要的时间, 过长的处理时间将严重妨碍油井补救作业的及时决策, 并且也常常限制了对大量油井同时进行遥测监测的应用。

考虑到传统的井内监测技术和远程压实作用分析的局限性, 开发了一种具有高空间分辨率、用于实时测量沿井内管柱分布的应力和温度的测量技术, 该技术称为实时套管成像技术 (RTCI) , 它基于光导纤维技术, 截至目前研制的RTCI组件主要有:

◇ 一个光纤电缆信号传感器, 它可连接到井下装备上并放到油藏部位或油藏界面位置;

◇ 一条光纤输入电缆, 它可随井下装备一同下入井内并将激光发送给光纤电缆的传感元件;

◇ 一套地面识别装置, 该装置设计用来提供激光并且分析检测到的信号, 接下来的内容将详细介绍RTCI技术, 将重点解释利用光纤技术检测机械应力的原理, 阐述实验室和全尺寸试验以及现场先导性推广应用所获得的一些结果。

2 理论

2.1 光纤技术

光纤技术的基本原理是, 如果纤维核的折射率大于纤维包层的折射率, 那么内部反射将引导光通过整个传导纤维, 见图1。

90年代中期, 基于光纤技术的油田应用得到了发展, 主要针对温度、压力和流速测量, 光纤元件被安装到了陆地和海洋环境。近几年, 应用于油田的光纤元件的可靠性也得到了极大的改善, 它们的应用记录也不断刷新, 必须认识到, 大量的光纤系统已开发用于通讯技术领域, 图2给出了对单模光纤电缆的实践认识。

2.2 用纤维布拉格光栅测量机械应力

纤维布拉格光栅广泛用于温度和应力测量已有许多年了, 它们也是本文所介绍的RCTI技术的基本传感元件, 因此, 将在下面做更加详细的介绍。

布拉格反射镜 (即布拉格光栅) 是一段短光纤, 它可以反射光的部分波长并输送其他波长, 因此, 它可作为内嵌光纤来阻塞一定的波长, 即可作为特殊波长反射镜, 图3给出了该光栅的示例, 图3a示出了输入激光的频谱以及透射传输和反射光谱的范围, 图3b给出了当施加到光纤的应力引起格栅间隔增加时反射光的波长如何被偏移到了更高的波长。

纤维布拉格光栅是通过在光纤核中引入周期性振动的折射率产生的 (图3a) , 光带是由脉冲紫外线激光 (UV) 和相位屏蔽产生, 沿处理过的光带的折射率的微小变化便可导致光纤核光矩阵中光诱导的缺陷中心的重新排列, 最近的进展使光纤核在加工过程中可在光纤中以很近的间隔内嵌入, 使纤维传感器的成本接近于通讯用的商用光纤。

反射光的波长λ与光栅间距D, 成正比:

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式中, n是纤维镜核的有效折射率。

每个光栅本质上就是一个应变仪, 当对传感光纤施加应变时, 光栅就会随光纤一同产生伸展或收缩, 并改变光栅光带之间的距离D (图3b) , 根据式 (1) , 该改变将导致自应变布拉格光栅反射掉的光的波长发生偏移, 偏移量为:

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式中, Δλ是由施加于光纤上的应变εf产生的布拉格波长偏移, λ是光栅的平均波长, K是光纤对测量应变的感光底片或系统的胶着系数, Pe表示对折射率的应变作用, Pe或许是应变的函数, 包括光纤上的扭矩, 这样的嵌入式光栅的反射波长为1 560 nm, 应变诱导的反射光波长每偏移1 000个微应变 (0.1%的应变量) 为1.232 nm, 光从单个布拉格光栅反射的应变诱导波长偏移, 反射信号波长的增加大约从1 558.7 nm到1 561.1 nm, 这意味着光纤上施加了大约0.195%的应变量。

2.3 光学频率范围的反射计

为了识别大段油井管柱的变形, 大量的光纤布拉格光栅需要测定并对它们各自的信号进行分析, 从原理上讲, 这可通过记录具有特定光栅间距的每个布拉格光栅来完成, 这是因为每个光栅要反射不同的波长, 这一过程被称为“波长分区多路传输技术”, 并已经用于通讯技术以增加光纤的传输能力, 使单根光纤实现了双向通讯。实际上, 该方法的主要缺点是增加了复杂性和相关成本, 具有不同的布拉格光栅的光纤记录量, 以及对于给定的带宽源, 可测量的光栅数量会受到限制。作为另外一种选择, 各个光栅的响应也可通过它们的反射信号的特定到达时间加以区分, 该原理称为光学时间范围 (时域) 的反射计 (OTDR) , 它使长距离光纤测量成为可能, 但由于相邻光栅间典型的空间分辨率限制, 分辨率通常很低, 以致无法实际应用于井内管柱变形的分析。

RTCI采用另一种办法来识别每个纤维布拉格光栅的独自响应:光学频率范围的反射计 (OFDR) , OFDR允许嵌入间距近到1 cm的数千个布拉格光栅同时采集数据, 与波长分区多路传输技术不同, OFDR技术允许以相同的周期 (即所有的反射光具有相同的波长) 嵌入所有的光栅。但是, 不是使用具有固定波长的脉冲激光访问布拉格光栅, 具有固定波长的脉冲激光是用于OTDR的, OFDR的光是由可调谐激光发生器光源发出并直达光纤, 该光被分成两束, 均通过含有布拉格光栅的光纤和静态参考装置。之后, 反射信号与参考装置信号重新混合并被分解为一个干涉计, 当事件激光通过其频率范围得以调谐后, 干扰带得以产生, 检测得以实现, 最终通过傅立叶变换由频率转换成时域。知道了激光通过光纤核的传播速度, 便可创建出作为沿光纤长度的函数的反射图谱, 如此便可唯一地确定出分布在整个受检管柱上的每个布拉格光栅的响应。

图4给出了作为沿光纤长度的函数的几个布拉格光栅的反射光信号, 这些信号是OFDR处理的结果, 并给出了与布拉格光栅连接的615 ft (1 ft=30.48 cm) 长的传感光纤的次级布拉格反射, 该传感光纤安装在一条8.4 km长的单模光纤的底部。

单根光纤上光栅的数量主要受到光束的限制, 光栅可以小到1 cm的距离嵌入在一起, 也能以所希望的更大的间距嵌入在一起, 增大光栅间距 (即降低空间分辨率) 便可增加传感光纤的长度, 该长度受数个参数制约, 其中之一是快速傅立叶变换的单元的数量, 变换可由现有的计算能力处理。图4给出的OFDR处理信号是对一套包括2 193个光栅同时计算出来的结果, 该计算包括沿光纤的应变空间解, 用常规的PC机在9 min内完成计算。这更加适合于随时间变化很慢的压实作用的测量, 至于更短的长度, 即更少的光栅的情形, 处理和更新时间不到1 s, 这使RTCI概念可用于许多不同的目的, 如压力瞬间分析。

RTCI系统通过单根光纤上的数以千计的已知位置的同时测量, 可提供独特的高空间分辨率能力 (目前最高为1 cm) , 取决于光栅的处置或者说附加方式, 可测量温度、应变和压力, 这在本质上非常有用, 在提高测量分辨率方面前进了一大步。但是, 与承受压实或变形的管柱的简单并行附件可能会限制采用该技术来识别应变的范围。实际上, 石英纤维仅能承受比1.5%大一点的应变, 而油田应用中所遇到的局部变形可能超过10%。

2.4 附着于油井管柱上的石英纤维

正在经历轴向应变 (压缩或拉伸) 的圆柱或管状结构会表现出与轴向变形有关的泊松变形 (轴向膨胀或收缩) , 恰恰是该性能可准确测量发生在断裂应变远远超过石英纤维的管状结构上的高应变。

假设一口井的套管正经历着5%的压应变 (即套管变短) , 如果一条光纤沿套管轴固连于套管上, 光纤也要承受套管的全应变, 或许会在1%～2%压缩的情况下失效。然而, 如果相同的光纤以90° (沿圆周方向) 的角度缠绕到套管上, 它仅仅可以测量某个位置的应变, 但可以承受2.5%的扩张 (屈服钢的泊松比大约为0.5) , 并且几乎一定会在承受2%的扩张时失效。该设想说明, 在管柱应变相同的前提下, 光纤上的应变简单地从压缩变到了扩张, 这是因为附着在变形管柱上的光纤方向发生了改变。该结果可以导出这样的结论, 即光纤以螺旋形式附着到管柱上是保证光纤测量管柱变形过程中不超过光纤断裂应变的最佳布置方式。

光纤应变εf与管柱的轴向变形εf存在下列分析关系:

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式中, θ为光纤在管柱上的缠绕角, v为管柱的泊松比。用管柱的轴向应变除式 (3) 可定义一个称为应变倍数的项m, 即m表示光纤应变与管柱应变的比值。应变倍数是缠绕角的函数, 它对管柱的泊松比依赖性不大。

由式 (3) 可知, 管柱应变的确定需要用到变形材料的泊松比, 油田应用的大部分钢在大约0.2%的应变发生屈服后, 其泊松比预期为0.3到接近0.5, 设计用于同时测量在套管受轴向压缩时的周应变的实验室实验确认了这一假设, 进一步的材料测试已经列入了计划, 以拓展对油田用材料性能的了解。

相同的光纤螺旋布置也可用来表征油井管柱的弯曲和屈曲, 图5给出了典型的附着在正在经历纯轴向压缩、管柱弯曲和剪切的管柱上的布拉格光栅反射光波长偏移信号。

对于一系列的布拉格光栅, 每种情况都会产生一种独特的反射光波长偏移信号。对纯轴向压缩 (图5a) 而言, 管柱的泊松变形会导致管柱的径向膨胀, 从而使光纤伸长, 所有的布拉格光栅都会被拉长, 导致反射光波长的持续增加。而管柱没有应变时, 布拉格光栅的反射光波长不变。对于纯弯曲或剪切 (图5b和图5c) 的情况, 波长偏移是周期性的, 与正弦曲线接近, 该信号周期等于每缠绕一圈一个循环周, 幅度是弯曲曲率半径的函数, 最大应变位于弯曲的顶点, 此处弯曲曲率半径最短。可以看出, 这类弯曲的信号大约为正弦图形, 在弯曲顶点具有最高的信号总振幅, 连接于管柱弯曲的内侧表面上的布拉格光栅则要承受压缩, 处于弯曲外侧的则要承受拉伸, 沿中性轴的管柱表面不承受任何弯曲应变。这样的一个从压缩到中性轴到拉伸的变化可由沿光纤布置的布拉格光栅依次进行数据采集, 该变化导致反射光波长从减少到不变直至增加这样一个周期性的变化, 这些变化是相对于布拉格光栅对无变形套管的响应的。

弯曲半径对测量的波长的影响可根据下式计算出来:

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式 (4) 是对公式 (3) 的修正, 它将那些由管柱弯曲可能引起的轴向应变作用与光纤布拉格光栅阵列结合到了一起。式 (4) 中r代表光纤缠绕其上的圆柱结构的半径, R是变形弯曲半径, ϕ是结构周围的方位角。

作为轴向长度z的函数的结构周围的方位角ϕ, 沿圆柱的表达式为:

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联立式 (4) 和式 (5) , 可以直接计算出作为沿圆柱结构轴向长度函数的波长偏移, 附加项α (z) 表达了这样一个事实, 即随着沿结构的距离变化, 套管弯曲的方位也是变化的。

事实上, RTCI使用平均间距的光纤布拉格光栅作为应变传感器, 间距的选择依赖于需覆盖结构的直径和长度, 通常间距可以小到1 cm。如果Sn是传感光缆上的第n个传感元件或光栅的空间位置, 那么, 每个传感元件的角度位置ϕn便可由下式算出:

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每个螺旋缠绕至少需要8个应变传感器才能获得最低要求的方位信息, 数量越多, 所确定的结构变形就越准确。

同式 (6) 一样, 管柱上每个传感器的轴向位置zn, 也可由它在光缆上的空间位置sn计算出来:

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应用式 (4) 到式 (7) , 分析附着在管柱上的布拉格光栅反射激光波长偏移, 便可表征管柱在任何位置和方向上的弯曲和屈曲, 从而确定正在承受变形的管柱的轴向应变。

至于油田实际应用, 只有当光缆可以附着在油井管柱上且管柱应变可以几乎全部传送给光缆, RTCI概念才能真正发挥作用。同时, 光缆在附着到管柱上的过程中应得到充分的保护, 并应确保它有一个较长的寿命。最近几年, 在油井生产系统中应用电控制、液压控制及光纤控制管线已变得更加普遍了, 并有助于开发坚固的光缆。

针对RTCI项目, 测试了几种不同的光缆设计, 现行的光缆标准部件的组成包括带聚酰亚胺包层的传感光纤, 传感光纤用另一种聚合物作为缓冲层, 缓冲层用薄壁不锈钢管形成过盈配合, 过盈配合允许足够的应变由不锈钢管线传给聚合物缓冲层, 再由聚合物缓冲层传给传感光纤。光缆可用工业胶黏剂黏结到油井管柱上, 在一些实验和应用测试中, 通过将光缆布放到按缠绕角在套管外表面上加工出的螺旋槽中而得到额外的保护。

3 实验结果

接下来将讨论RTCI概念的室内和全尺寸实验过程中得出的结果, 并对该系统在美国陆上井的首次应用经验给予总结。

RTCI方法及其表征的变形的敏感程度首先由各种室内实验进行了测试, 图6给出了RTCI布设在一根10 ft长的PVC管上所得到的测试结果。图6a给出了由RTCI得到的PVC管如何自然下垂的结果。该实验说明了RTCI方法的敏感程度, 因为在10 ft长的PVC管段上0.07 in的很小的变形便可导致测量信号极高的信噪比, 图6b给出了由RTCI得到的PVC管轻微椭圆化的结果。

用一种工业黏结剂将光缆及其嵌入的布拉格光栅布设到PVC管上, 管子外径为5 in (1 in=25.4 mm) , 仅两端支撑。采用一套与螺杆相似的系统, 可使10 ft长的管段发生轻微的压缩或拉伸, 此外, 将各种机械仪表连接到该装置上以定量检测PVC管的任何变形。

图6a给出了由RTCI得到的PVC管如何自然下垂的结果, 同图5b中管子弯曲或屈曲的解释一样, 检测到了一个变形的正弦曲线形的信号, 该信号与所有布设在管子上的布拉格光栅反射信号的波长偏移相关。该试验说明了RTCI方法的敏感程度, 因为在10 ft长的PVC管上0.07 in的很小的变形便可导致测量信号极高的信噪比。由于PVC管材料存在一定程度的柔性, 手动即可使其椭圆化, 这也造成了测量的反射光波长偏移的周期性变化, 如图6b所示。采用7 in的标准商用套管进一步将室内实验扩展到全尺寸测试, 实验由一家专门进行油田设施应力测试的承包商完成。图7给出了一段装有RTCI, 直径7 in、长18 ft、26 lb/ft (1 lb/ft=1.488 kg/m) 、钢级为K55的套管在承包商的加载架上变形到不对称的S形后的情形。同时使用机械式位移表对套管变形进行检测。图7给出了变形套管的形状, 它是通过沿整个套管段的方位曲率半径的导出函数由RTCI数据经计算机成像产生的, 这一计算过程以及由此而进行的变形套管的形状预测在套管变形完成后数分钟内即可完成。

从图片中还可以看到用于验证变形的机械仪表 (位移表) , 该实验证明, RTCI光缆的螺旋缠绕可使石英光纤能够承受套管的强变形, 图7给出了由RTCI数据经计算的变形套管的形状, 这些数据是通过沿整个套管段长度求曲率半径的导数而得来的, 因为波长偏移模型与从布拉格光栅反射出的激光测量波长偏移量的吻合度高。

为了评估RTCI实际应用的可行性, 进行了两口非生产井的现场测试。作为示例, 图8给出了应用过程中装有RTCI光缆的7 in套管单根是如何采用油田的常规设备进行安装的。该测试中, RTCI光缆被安放进20°升角的螺旋槽内并用工业黏结剂固定。套管螺旋槽的加工, 以及RTCI光缆往套管上的实际安装都是在工厂内完成的, 之后被运到钻机现场。PVC管是用来保护光缆导入和连接的, 套管单根用吊卡提起后, 用常规液压设备连接起来, 在整个安装过程中应特别注意, 使用吊卡、卡瓦或大钳时不要碰坏RTCI或光缆导入, 合理的计划、井队人员的培训和所有参与团队之间良好的沟通对确保成功安装至关重要。至于这些试验井, 在连续60天的RTCI系统应用过程中没有出现或检测到油井管柱变形。

4 结论

热成像仪 篇10

1.1 研究对象

2006～2008年经我院超声科检查的16唇腭裂胎儿, 均经产后及引产后证实, 孕妇年龄21～42岁, 孕周18～40周。

1.2 仪器与方法

超声仪器采用GE公司生产的Voluson 730Expert超声诊断仪器, 三维容积探头, 频率RAB4-8L, 频率4.0～8.5MHz。对胎儿唇腭部进行三维表面成像后, 以矢状切面 (主要切面) , 冠状切面, 横断面作为三。维扫查基本平面, 启动三维程序, 选定扫描角度 (一般为55～85) , 并将三维容积数据进行TUI后处理分析。

2 结果

16例胎儿产后及引产后结果:6例单纯唇裂, 9例唇裂合并硬腭裂, 1例唇裂合并软腭裂, 9例唇裂合并硬腭裂有2例仅诊断了唇裂漏诊了硬腭裂, 诊断率77.8%, 1例唇裂合并软腭裂仅诊断了唇裂漏诊了软腭裂。TUI技术结合三维表面成像技术, 检出了所有16例唇裂胎儿, 诊断率100%, 9例唇裂合并硬腭裂有2例仅诊断了唇裂漏诊了硬腭裂, 诊断率77.8%, 1例唇裂合并软腭裂仅诊断了唇裂漏诊了软腭裂。

3 讨论

先天性唇腭裂时最常见的颜面部畸形, 我国最近统计资料为1.8%[1]。其发生受环境因素及遗传因素共同影响[2], 唇裂发生是多种因素的, 其中包括遗传因素、高龄孕妇、早孕期环境因素等致畸因子作用, 以及早孕期服用药物等, 均可使唇裂发生率增加。唇裂多发生于上唇, 有单侧、双侧和正中裂, 单侧或双侧唇裂是因一侧或双侧上颌突未与同侧的内侧鼻突愈合所致, 上唇正中裂是由于左右内侧鼻突未能在中线愈合或愈合不良所致[3], 腭裂的发生是由于两侧腭突愈合不良所致。

由于颜面部复杂的曲线特征, 传统的二维超声难以获得完整的颜面整体图像, 三维超声表面成像技术的应用, 使这一问题得到了有效解决。超声断层技术 (Tomographic ultrasound imaging, TUI) 是近年来开发研制的新型三维超声显像模式, 利用容积超声原理对所采集的数据进行多方位断层可实时成像, 能够显示检查部位的一系列平行断面, 类似CT与MRI的显像方式, 可以对静态容积数据进行多方位断层成像, 也可以实时多方位断层成像, 图像方位可以根据X、Y、Z轴任意调节。颜面部正常胎儿在一系列断层平面及三维图像上显示上唇连续, 唇裂胎儿在TUI多幅平行切面中显示上唇连续性中断, 三维表面成像显示直观, 上唇与鼻间可见裂隙。牙槽突裂胎儿显示牙槽突的弧形强回声带连续性中断, 硬腭裂图像为牙槽突后方半椭圆形硬腭出现裂隙, 与牙槽突裂隙延续。双侧唇裂合并腭裂胎儿可在颜面部的多幅平行冠状切面上显示颌骨前突及两侧裂隙。三维表面成像技术能显示颜面部直观图像, TUI技术可以连续显示胎儿颜面部的连续多个断面, 可使唇腭裂病变部位在一系列平行断面一个或几个得以显示, 操作者可以选择最大一幅进行测量, 通过旋转X、Y、Z轴和前后移动切面, 可以观察上唇, 上牙槽, 腭部的连续图像。通过三维重建、旋转、使胎儿局部正面向前, 检查者尤如直接观察胎儿面部一样, 对唇腭裂的诊断尤其唇裂诊断较为实用。唇腭裂畸型儿不但影响其容貌, 而且会因为吞咽、吸乳困难等, 影响患儿的生长发育, 从围产医学优生优育的角度来讲, 产前正确诊断出唇腭裂并明确其类型, 对于评价胎儿预后, 指导临床选择妊娠结局具有重要意义。并且可以根据唇腭裂口的大小及类型情况, 告之临床医师及孕妇以决定分娩方式, 生后手术效果。二维超声只能显示胎儿面部及唇部结构的断面图像, 三维表面成像技术显示胎儿颜面部直观逼真, 上、下口唇缘清晰可见, 唇与鼻结构清晰, 诊断直观形象、准确真实。TUI技术获取容积数据后, 可获得A、B、C3个平面的正交断层图像, A、B、C3个平面可相互旋转, 但始终保持正交关系, 用4Dview程序观察可任意调节层间距0.5～10mm, 平移图像, 对感兴趣区重点观察, 也可以旋转图像, 获取不同方向上断层图像, 还可以放大图像倍数, 仔细分析裂口大小, 判定唇腭裂位置及严重程度, 具有较大优势。

综上所述, 作为一种超声新技术, TUI为我们提供了新的显像模式, TUI技术结合三维超声表面成像技术能可以更好的提高唇腭裂的诊断率, 在产前诊断唇腭裂中具有较高的应用价值。

摘要：目的运用断层超声技术 (TUI) 结合三维表面成像分析唇腭裂的图像特征, 评价胎儿唇腭裂的价值。方法对16例18～40周唇腭裂患者进行三维表面成像后行断层超声扫查, 将采集到的超声图像进行分析。结果16例18～40周唇腭裂胎儿包括6例单纯唇裂, 9例唇裂合并硬腭裂, 1例唇裂合并软腭裂, 应用断层超声成像结合三维超声表面成像诊断胎儿唇裂准确率100%, 9例唇裂合并硬腭裂有2例仅诊断了唇裂漏诊了硬腭裂, 诊断率77.8%, 1例唇裂合并软腭裂仅诊断了唇裂漏诊了软腭裂。结论TUI技术能显示胎儿唇腭部各个切面的断层图像, 三维图像能直观地将胎儿鼻唇部各结构展现在人们面前, 二者结合, 诊断唇腭裂准确度高, 具有较高应用价值。

关键词：断层超声成像,三维表面成像,唇腭裂

参考文献

[1]李胜利.胎儿畸形产前超声诊断学[M].北京:人民军医出版社, 2006, 2:445.

[2]蔡爱露, 解丽梅, 竹内久弥, 等.三维超声对正常胎儿唇及唇裂的诊断评价并与传统二维超声诊断对照分析[J].中国超声医学杂志, 2001, 17 (3) :218～220.

三维成像——展现病变立体观 篇11

近年来，随着超声医学和计算机技术的飞速发展，出现了一种称为三维超声成像技术的新技术，可以重建并显示某些脏器和病灶形态的立体图像。依据其成像方式，新技术可分为静态、动态三维成像两大类。

与二维超声相比，三维超声能更直观、生动地显示体内结构（图2）或病灶的立体形态结构，使医生能更准确地判断人体内组织结构及病灶形态的大小。如先天性心脏病中的房间隔缺损，二维超声检查只能在切面上显示房间隔线条中段有一段回声断离现象，而三维超声则可显示出房间隔缺损的整体形态以及与周围结构的立体位置关系，医生能看见房间隔缺损有几个洞口，洞口是方是圆，长宽多少，一目了然，尽收眼底(图1)。又如显示胆结石病灶时，二维超声检查只能看到胆囊腔内椭圆形的液性暗区以及结石的强回声斑，而三维超声则能完整地显示出胆囊壁的全部结构、胆结石的立体形态以及在胆囊腔内的空间位置，犹如将真实胆囊切开肉眼观察一样。三维图像给我们提供了大量二维图像不能显示的组织器官的正常解剖结构以及病灶形态，对医生疾病的诊断有很大的参考价值。

热成像仪 篇12

1 fMRI常见的图像质量问题

人在执行特定的任务时, 参与任务的脑区会消耗更多的氧, 人体的生理调节机制将增加该区域的供血量, 多供应的氧会超过消耗的氧, 造成该脑区血氧浓度的增加。血氧浓度的变化会改变该区域脑组织的驰豫时间T2*属性。fMRI实际上就是以固定的重复时间TR进行连续的平面回波成像 (EPI) , 得到一个三维的“录像”, 记录人脑各区域的T2*加权信号随时间的变化, 即血氧水平依赖信号。

EPI序列与其它常规的序列不同, 它利用梯度回波链在一次射频激发后采集一幅图像的所有K空间数据, 可以在几十毫秒内完成一幅断层图像的扫描, 在一两秒内实现全脑的T2*加权的成像。这种成像技术对磁共振系统的整体性能和成像环境的要求非常严格, 很多子系统的瑕疵都会在EPI成像中严重影响图像质量。例如, 磁场均匀性差会导致EPI图像的几何畸变或信号丢失;涡流补偿不好会产生严重的伪影或几何畸变;线圈的缺陷可能表现为EPI图像的信噪比下降;元器件接触不良或振动造成的放电会导致K空间数据点错误从而造成EPI图像中出现条纹或天鹅绒状的伪影 (Spike Noise) ;外界环境或电网的干扰也会产生各种伪影。另外, 脑区活动相关的血氧水平依赖信号变化幅度较小, 因此对EPI成像的稳定性要求非常高, 如果供电系统、梯度系统、射频发射或接受系统的稳定性存在问题, 由此产生的干扰可能将该信号淹没, 从而得不到真实的脑区激活信息。图1显示一些存在质量问题的图像。

(a) 磁体中一枚钥匙造成的几何畸变; (b) 典型的1/2视场处的EPI伪影; (c) 头线圈故障造成的SpikeNoise; (d) 供电波动造成的EPI稳定性问题, 测量信号的波动远大于正常BOLD信号。

2 fMRI质量控制方案的制定

fMRI质量控制方案的制定主要从以下两方面考虑: (1) 确定测量项目和测量方法; (2) 对测量结果设定判别指标以及当系统不能满足指标时的应对措施。

2.1 fMRI质量控制的测量项目

fMRI质量控制最核心的测量项目是EPI的稳定性。常用的稳定性测量方法是利用水模 (Phantom) 进行较长时间的EPI扫描, 然后在水模图像中选取一个感兴趣区域 (Region of Interest, ROI) , 考察该区域中所有像素的均值随时间的变化曲线 (以下简称均值曲线) , 并以该曲线的标准方差或峰峰变化值相对曲线均值的百分比作为EPI稳定性的测量值。Weisskoff提出用不同大小的ROI进行上述测量, 并把这些测量值与利用单幅图像得到的图像信噪比计算出的理想曲线相比较的方法[3], 该方法已经被很多fMRI场地采用, 西门子公司也将该方法作为系统维护工具应用在其MRI产品中。很多fMRI场地都制定比较系统的fMRI质量控制方法[4,5], 并给出测试结果可供参考, 但是这些方法的数据处理比较复杂, 需要使用专用的数据分析工具, 在其它场地很难直接应用。

在已有方法的基础上, 利用成像系统本身配备的水模、硬件和软件, 制定一套比较简单的fMRI质量控制方法。该方法每天进行一次10min左右的EPI扫描, 然后对中间层片在所有时间点上的数据进行分析, 提取EPI稳定性、伪影和噪声相关的测量。除此之外, 还要记录系统使用的中心频率和射频发射电压, 以及磁体的液氦消耗, 用来监测相关硬件的工作状态。

稳定性的测量是在图像水模信号的均匀区域选取一个尽量大的ROI, 以减小高斯白噪声对稳定性测量的干扰, 如图2 (a) 中的圆形ROI所示。稳定性测量指标的计算公式为:

S = (Max1-Min1) / [ (Max1+Min1) /2]×100%

其中S表示稳定性, Max1和Min1为信号区域ROI均值曲线的最大值和最小值。如果信号有比较明显的低频漂移, 需要对上述的稳定性测量进行矫正, 将 (Max1-Min1) 替换成信号去除漂移后的估计振幅。

为监测EPI的伪影强度、 信噪比以及其他在背景区域有明显表现的伪影或干扰, 例如电网波动造成的伪影增强或Spike Noise, 我们在图像的伪影区域和背景噪声区域也各选取一个ROI, 如图2 (a) 中的两个矩形ROI所示, 并将两个ROI均值曲线的最大值相对信号区域ROI曲线均值的比值作为质量控制的测量项目:

(a) fMRI质控测量的三个ROI圆形为信号区ROI、大矩形为伪影区ROI和小矩形为背景噪声区ROI; (b) 圆形信号区ROI的均值曲线, 横坐标是fMRI的图像编号。

G = Max2 / [ (Max1+Min1) /2]×100%

B =[ (Max1+Min1) /2] / Max3

其中, G表示伪影的相对强度, B表示背景的相对强度, Max2和Max3分别为伪影区域和背景噪声区域ROI均值曲线的最大值, Max1和Min1为信号区域ROI均值曲线的最大值和最小值。

2.2 测量项目指标的确定

测量项目判别指标的确定主要从以下方面考虑[4,5]:利用一段时间的测量数据建立基线;参考系统设计参数;参考其它MRI设备的测量结果;根据fMRI应用的需求确定指标。其中, 前三种方法有助于发现和解决fMRI系统的异常, 最后一种方法则更能体现质量控制的意义, 也是我们判断系统是否能提供可靠数据的重要依据。

在前面提到的测量项目中, 中心频率、射频发射电压和液氦消耗的指标主要通过基线估算确定, 以正负3倍方差为上下限。如果测量值超出此范围则重新进行测量, 若结果仍然越限则需要进行调研, 进一步寻找原因。

EPI的稳定性、伪影和背景的相对强度也利用基线分析确定上限。如果测量值超出此范围, 则需要重测或调查原因。另外, 根据fMRI应用的特点, 如果稳定性测量超过1%, 系统将被认为不适宜进行fMRI实验, 需要联系厂家对系统进行调整和维护。

作为一个完整的质控方案, 还需要对测试数据进行定期的回顾, 分析测试数据在过去几周或几个月中的异常变化和整体趋势[4,5]。

3 总结

上述测试方法简单易行, 所用的硬件和软件在大多数磁共振系统上都有配备, 能够有效地监测EPI的稳定性、伪影和信噪比的变化, 发现电网、Spike Noise等随机出现的干扰, 具有很好的质量控制效果和实用价值。

本场地使用的设备为西门子公司的 MAGNETOM Trio A Tim System 3T MRI系统, fMRI质量控制测试中的EPI扫描使用系统标配的1900ml瓶装水模和12通道矩阵头线圈, 采用系统内置的MeanCurve软件包进行数据分析。测试使用的主要成像参数来自场地常用的fMRI序列 (轴位成像, TR2000ms, TE30ms, 翻转角90°, 视场200mm, 成像矩阵64×64, 层厚5mm, 层间距20%, 层片数9, 接受带宽2520Hz/Px, 相位编码A-P) , 扫描时间为800s。

参考文献

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[6] ACR. Magnetic Resonance Imaging Quality Control Manual, American College of Radiology, 2004