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X射線束軸的定位檢測

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

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作者：中科光析科學技術(shù)研究所檢測中心

X射線束軸的定位檢測：精準校準，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。束軸定位失準會導致影像模糊、偽影增多、診斷信息丟失，更嚴重的是可能造成受照區(qū)域偏移，導致非預期組織受到過量輻射或目標區(qū)域劑量不足，影響診斷效果或增加輻射風險。因此，定期、規(guī)范地對X射線設(shè)備的束軸進行精準定位檢測，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)。該檢測的核心目標是驗證X射線管焦點發(fā)出的中心射線（束軸）是否與設(shè)備制造商規(guī)定的機械指示軸（如定位光、光野指示器中心）以及設(shè)備固有的機械參考軸線（如機架旋轉(zhuǎn)軸、探測器中心軸）精確重合。

主要檢測項目

X射線束軸的定位檢測主要圍繞以下幾個核心項目展開：

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項。驗證設(shè)備發(fā)出的X射線束的實際中心軸線是否與定位光（通常是十字激光或可見光）指示的中心點或十字線精確對準。這是確保“所見即所照”的基礎(chǔ)。

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

3. X射線束軸與設(shè)備固有機械軸線的平行度/垂直度： 對于具備旋轉(zhuǎn)機架或可動組件的設(shè)備（如CT、DSA、C臂等），還需檢測束軸在設(shè)備不同方位（如不同角度、不同SID）下與設(shè)計機械軸（如旋轉(zhuǎn)軸、導軌軸）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)。需要驗證定位光指示的照射區(qū)域邊界與實際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)鍵檢測儀器

執(zhí)行X射線束軸定位檢測通常需要以下專用儀器：

1. 激光校準儀： 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，校準設(shè)備本身的定位光或作為外部基準。

2. 束軸檢測板/測試卡： * 星卡（Star Pattern Test Tool）： 最常用且高效的束軸定位工具。通常是一個帶有精密加工、呈放射狀對稱線條圖案（星形）的金屬（如鉛）測試板。通過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/狹縫相機： 利用小孔成像或狹縫成像原理，直接拍攝X射線焦點的影像，間接確定束軸方向（連接焦點中心與針孔或狹縫中心的直線即為束軸）。對焦點的形狀和尺寸評估也有幫助。 * 帶中心標記的鉛板/鋼板： 帶有清晰中心十字標記（如鉛點、鉛十字）的金屬板，配合膠片或數(shù)字探測器，通過曝光影像評估束軸與標記的偏差。

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

4. 水平尺/鉛垂線： 輔助建立垂直參考。

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

常用檢測方法

以下是幾種廣泛應用的X射線束軸定位檢測方法：

1. 星卡測試法（Star Pattern Method）： * 將星卡水平放置在探測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?shù)钠毓鈼l件（通常低劑量即可），確保探測器/膠片平面與球管焦點的距離（SID）符合要求（常用100cm或設(shè)備典型工作距離）。 * 垂直中心射線對準星卡中心曝光。 * 分析影像：在理想的束軸對準情況下，星形圖案應呈現(xiàn)完美的放射對稱性。如果束軸偏移，影像上會形成一個橢圓形的模糊區(qū)域（半影區(qū)），其中心點即是真實的束軸中心點。測量該中心點與星卡幾何中心（或定位光指示點）之間的距離，即為束軸偏移量。

2. 針孔相機/狹縫相機法： * 將針孔相機或狹縫相機置于探測器中心前方一定距離處（遵循設(shè)備說明書要求）。 * 對準定位光中心曝光。 * 分析獲得的焦點影像：測量焦點影像的中心點與探測器中心點（或定位光中心點）在影像上的偏移量，結(jié)合幾何關(guān)系（相似三角形）計算出實際的束軸偏移角度或距離偏差。

3. 雙曝光鉛點法： * 在探測器中心放置一個小的鉛點標記（標記A）。 * 第一次曝光：垂直中心射線對準標記A進行曝光。 * 保持探測器位置不動，將球管旋轉(zhuǎn)90度（或其他已知角度，如180度）。 * 在探測器上第一次曝光形成的鉛點影像位置，放置第二個鉛點標記（標記B，應盡量與第一次的標記影像重合）。 * 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準標記B進行曝光。 * 分析最終影像：如果束軸完美對準且旋轉(zhuǎn)軸無偏移，兩個鉛點影像應完全重合。若存在偏移，兩個鉛點影像會分離。測量其分離距離，結(jié)合旋轉(zhuǎn)角度和SID，可計算出束軸在水平和垂直方向上的偏移量。

通用步驟要點： 無論采用哪種方法，通常都需要：精確設(shè)置SID；確保探測器/測試工具水平和垂直；使用設(shè)備的定位光進行初步對齊；進行低劑量曝光；在安全條件下操作（注意：曝光前人員需撤出?。蛔屑毞治鲇跋癫y量偏差。

相關(guān)檢測標準

X射線束軸定位檢測需遵循相關(guān)的國家、國際或行業(yè)標準，主要標準包括：

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

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： 國際電工委員會標準，被廣泛采納。其中對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： 美國醫(yī)學物理師協(xié)會報告。提供了詳細的X射線設(shè)備QC測試方法、頻率和容差指南，包括束軸對準（如星卡測試）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小于SID的1%）。

4. NCRP Report No. 99: Quality Assurance for Diagnostic Imaging： 美國國家輻射防護與測量委員會報告。同樣包含了X射線設(shè)備性能檢測的規(guī)范和建議。

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

結(jié)論： X射線束軸的精準定位是保證成像質(zhì)量、優(yōu)化輻射劑量和保障放射安全的基礎(chǔ)。通過定期使用星卡、針孔相機等專用工具，依據(jù)GBZ 130、IEC 60601-1-3、AAPM等權(quán)威標準進行規(guī)范的檢測，能夠及時發(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)應用提供可靠保障。應將此項檢測納入設(shè)備的常規(guī)質(zhì)量控制計劃中嚴格執(zhí)行。