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X射線束軸的定位檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-04 20:36:00 更新時(shí)間：2025-08-03 20:36:00

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

X射線束軸的定位檢測(cè)：精準(zhǔn)校準(zhǔn)，保障成像質(zhì)量與安全

在醫(yī)療診斷、工業(yè)探傷、科研分析等領(lǐng)域，X射線成像技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色。X射線束軸的定位精度是保障成像質(zhì)量、減少無(wú)效輻射、確保操作人員與受檢者安全的核心要素之一。束軸定位失準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致影像模糊、偽影增多、診斷信息丟失，更嚴(yán)重的是可能造成受照區(qū)域偏移，導(dǎo)致非預(yù)期組織受到過(guò)量輻射或目標(biāo)區(qū)域劑量不足，影響診斷效果或增加輻射風(fēng)險(xiǎn)。因此，定期、規(guī)范地對(duì)X射線設(shè)備的束軸進(jìn)行精準(zhǔn)定位檢測(cè)，是設(shè)備質(zhì)量控制（QC）體系中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該檢測(cè)的核心目標(biāo)是驗(yàn)證X射線管焦點(diǎn)發(fā)出的中心射線（束軸）是否與設(shè)備制造商規(guī)定的機(jī)械指示軸（如定位光、光野指示器中心）以及設(shè)備固有的機(jī)械參考軸線（如機(jī)架旋轉(zhuǎn)軸、探測(cè)器中心軸）精確重合。

主要檢測(cè)項(xiàng)目

X射線束軸的定位檢測(cè)主要圍繞以下幾個(gè)核心項(xiàng)目展開(kāi)：

1. 中心射線與定位光野中心的一致性： 這是最基本也是最重要的檢測(cè)項(xiàng)。驗(yàn)證設(shè)備發(fā)出的X射線束的實(shí)際中心軸線是否與定位光（通常是十字激光或可見(jiàn)光）指示的中心點(diǎn)或十字線精確對(duì)準(zhǔn)。這是確?！八?jiàn)即所照”的基礎(chǔ)。

2. 中心射線與影像接收器中心的一致性： 檢測(cè)X射線束的中心軸線是否垂直于影像接收器（如平板探測(cè)器、影像增強(qiáng)器輸入屏、膠片暗盒）的平面，并穿過(guò)其幾何中心。這對(duì)獲得對(duì)稱、無(wú)畸變的影像至關(guān)重要。

3. X射線束軸與設(shè)備固有機(jī)械軸線的平行度/垂直度： 對(duì)于具備旋轉(zhuǎn)機(jī)架或可動(dòng)組件的設(shè)備（如CT、DSA、C臂等），還需檢測(cè)束軸在設(shè)備不同方位（如不同角度、不同SID）下與設(shè)計(jì)機(jī)械軸（如旋轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)軌軸）的平行或垂直關(guān)系。

4. 光野與照射野的一致性： 雖然不完全等同于束軸定位，但密切相關(guān)。需要驗(yàn)證定位光指示的照射區(qū)域邊界與實(shí)際X射線照射區(qū)域邊界是否吻合，通常要求偏差在允許范圍內(nèi)（如≤2% SID）。

關(guān)鍵檢測(cè)儀器

執(zhí)行X射線束軸定位檢測(cè)通常需要以下專(zhuān)用儀器：

1. 激光校準(zhǔn)儀： 高精度的激光水平儀或十字線激光儀，用于建立垂直、水平的空間參考線，校準(zhǔn)設(shè)備本身的定位光或作為外部基準(zhǔn)。

2. 束軸檢測(cè)板/測(cè)試卡： * 星卡（Star Pattern Test Tool）： 最常用且高效的束軸定位工具。通常是一個(gè)帶有精密加工、呈放射狀對(duì)稱線條圖案（星形）的金屬（如鉛）測(cè)試板。通過(guò)分析曝光后影像上線條的模糊或變形區(qū)域，可以精確確定束軸中心。 * 針孔相機(jī)/狹縫相機(jī)： 利用小孔成像或狹縫成像原理，直接拍攝X射線焦點(diǎn)的影像，間接確定束軸方向（連接焦點(diǎn)中心與針孔或狹縫中心的直線即為束軸）。對(duì)焦點(diǎn)的形狀和尺寸評(píng)估也有幫助。 * 帶中心標(biāo)記的鉛板/鋼板： 帶有清晰中心十字標(biāo)記（如鉛點(diǎn)、鉛十字）的金屬板，配合膠片或數(shù)字探測(cè)器，通過(guò)曝光影像評(píng)估束軸與標(biāo)記的偏差。

3. X射線膠片或數(shù)字探測(cè)器（DR/CR）： 用于記錄測(cè)試工具的曝光影像。

4. 水平尺/鉛垂線： 輔助建立垂直參考。

5. 卷尺/測(cè)距儀： 精確測(cè)量源到影像接收器距離（SID）、源到測(cè)試工具距離等。

常用檢測(cè)方法

以下是幾種廣泛應(yīng)用的X射線束軸定位檢測(cè)方法：

1. 星卡測(cè)試法（Star Pattern Method）： * 將星卡水平放置在探測(cè)器或膠片暗盒的中心位置（可使用定位光輔助定位）。 * 設(shè)定適當(dāng)?shù)钠毓鈼l件（通常低劑量即可），確保探測(cè)器/膠片平面與球管焦點(diǎn)的距離（SID）符合要求（常用100cm或設(shè)備典型工作距離）。 * 垂直中心射線對(duì)準(zhǔn)星卡中心曝光。 * 分析影像：在理想的束軸對(duì)準(zhǔn)情況下，星形圖案應(yīng)呈現(xiàn)完美的放射對(duì)稱性。如果束軸偏移，影像上會(huì)形成一個(gè)橢圓形的模糊區(qū)域（半影區(qū)），其中心點(diǎn)即是真實(shí)的束軸中心點(diǎn)。測(cè)量該中心點(diǎn)與星卡幾何中心（或定位光指示點(diǎn)）之間的距離，即為束軸偏移量。

2. 針孔相機(jī)/狹縫相機(jī)法： * 將針孔相機(jī)或狹縫相機(jī)置于探測(cè)器中心前方一定距離處（遵循設(shè)備說(shuō)明書(shū)要求）。 * 對(duì)準(zhǔn)定位光中心曝光。 * 分析獲得的焦點(diǎn)影像：測(cè)量焦點(diǎn)影像的中心點(diǎn)與探測(cè)器中心點(diǎn)（或定位光中心點(diǎn)）在影像上的偏移量，結(jié)合幾何關(guān)系（相似三角形）計(jì)算出實(shí)際的束軸偏移角度或距離偏差。

3. 雙曝光鉛點(diǎn)法： * 在探測(cè)器中心放置一個(gè)小的鉛點(diǎn)標(biāo)記（標(biāo)記A）。 * 第一次曝光：垂直中心射線對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記A進(jìn)行曝光。 * 保持探測(cè)器位置不動(dòng)，將球管旋轉(zhuǎn)90度（或其他已知角度，如180度）。 * 在探測(cè)器上第一次曝光形成的鉛點(diǎn)影像位置，放置第二個(gè)鉛點(diǎn)標(biāo)記（標(biāo)記B，應(yīng)盡量與第一次的標(biāo)記影像重合）。 * 第二次曝光：在旋轉(zhuǎn)后的角度下，使用定位光將中心射線對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記B進(jìn)行曝光。 * 分析最終影像：如果束軸完美對(duì)準(zhǔn)且旋轉(zhuǎn)軸無(wú)偏移，兩個(gè)鉛點(diǎn)影像應(yīng)完全重合。若存在偏移，兩個(gè)鉛點(diǎn)影像會(huì)分離。測(cè)量其分離距離，結(jié)合旋轉(zhuǎn)角度和SID，可計(jì)算出束軸在水平和垂直方向上的偏移量。

通用步驟要點(diǎn)： 無(wú)論采用哪種方法，通常都需要：精確設(shè)置SID；確保探測(cè)器/測(cè)試工具水平和垂直；使用設(shè)備的定位光進(jìn)行初步對(duì)齊；進(jìn)行低劑量曝光；在安全條件下操作（注意：曝光前人員需撤出?。蛔屑?xì)分析影像并測(cè)量偏差。

相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

X射線束軸定位檢測(cè)需遵循相關(guān)的國(guó)家、國(guó)際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要標(biāo)準(zhǔn)包括：

1. GBZ 130 - 2020 《醫(yī)用X射線診斷放射防護(hù)要求》： 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。明確規(guī)定了醫(yī)用診斷X射線設(shè)備質(zhì)量控制檢測(cè)的要求，其中包括： * 光野與照射野一致性： 在常用SID下，四個(gè)邊的偏差均不得超過(guò)SID的2%。 * 中心對(duì)準(zhǔn)： 定位燈中心、照射野中心和影像接收中心應(yīng)重合，偏差在常用SID下不應(yīng)超過(guò)SID的1%。這間接對(duì)束軸定位提出了要求。 * 自動(dòng)曝光控制（AEC）探測(cè)器一致性： 也涉及束軸與AEC探測(cè)器的對(duì)準(zhǔn)。

2. IEC 60601-1-3: Medical electrical equipment - Part 1-3: General requirements for basic safety and essential performance - Collateral Standard: Radiation protection in diagnostic X-ray equipment： 國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛采納。其中對(duì)X射線設(shè)備的光野/照射野一致性、束軸穩(wěn)定性等有具體要求。

3. AAPM Report No. 74: Quality Control in Diagnostic Radiology： 美國(guó)醫(yī)學(xué)物理師協(xié)會(huì)報(bào)告。提供了詳細(xì)的X射線設(shè)備QC測(cè)試方法、頻率和容差指南，包括束軸對(duì)準(zhǔn)（如星卡測(cè)試）的具體操作步驟和容差建議（例如，束軸中心與指示中心的偏移量應(yīng)小于SID的1%）。

4. NCRP Report No. 99: Quality Assurance for Diagnostic Imaging： 美國(guó)國(guó)家輻射防護(hù)與測(cè)量委員會(huì)報(bào)告。同樣包含了X射線設(shè)備性能檢測(cè)的規(guī)范和建議。

5. 制造商技術(shù)手冊(cè)： 設(shè)備制造商提供的技術(shù)手冊(cè)或服務(wù)手冊(cè)通常會(huì)規(guī)定該型號(hào)設(shè)備束軸定位檢測(cè)的具體方法、工具和容差要求。

結(jié)論： X射線束軸的精準(zhǔn)定位是保證成像質(zhì)量、優(yōu)化輻射劑量和保障放射安全的基礎(chǔ)。通過(guò)定期使用星卡、針孔相機(jī)等專(zhuān)用工具，依據(jù)GBZ 130、IEC 60601-1-3、AAPM等權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范的檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并校正束軸的偏移，確保X射線設(shè)備始終處于良好的工作狀態(tài)，為臨床診斷和工業(yè)應(yīng)用提供可靠保障。應(yīng)將此項(xiàng)檢測(cè)納入設(shè)備的常規(guī)質(zhì)量控制計(jì)劃中嚴(yán)格執(zhí)行。