碳纤维复合材料在医疗床板上的应用

  由于碳纤维具有高强度、低密度和极低的X射线吸收率等特点,在医疗放射设备领域,采用碳纤维复合材料做面板,中间为泡沫层的夹层结构作为支撑病人并透过射线的床面板,其X射线透过性能、成像清晰度、强度和刚性均明显优于聚碳酸脂、酚醛树脂板等传统床面板,对提高设备整体性能起到了重要作用。

  碳纤维复合材料床面板可做到成像高质量且放射剂量非常小,把X射线对患者和医护人员的危害降到最低程度,因此,医疗设备厂家已逐步替换传统材料床面板。碳纤维复合材料夹芯结构板在医疗设备领域具有广阔的市场及发展前景国外,目前高档医疗设备采用的床面板几乎全部为碳纤维复合材料板。如数字化X光机、CT(计算机断层扫描)机、“血管”(介入疗法)机、MR(磁共振成像)机等均选用碳纤维复合材料制造其床面板及相关部件。产品浏览:《碳纤维医疗床板案例展示

  除此之外,PET(电子加速X线断层摄影)机及SPECT(单一光电子发射X线断层摄影)机也在应用该类材料。随着国外医疗设备厂家对碳纤维复合材料的应用,国内厂家也纷纷效仿,国内大型医疗设备公司也在自己的高档机型上如X光数字机、CT机等,采用碳纤维复合材料夹芯结构做为床面板,发展迅速。

  床面板的夹层结构是由较薄的面板和较厚的芯材构成。面板采用强度和刚度较高的碳纤维复合材料,厚度足以承受由设计载荷引起的面内拉应力、压应力和剪应力;选用聚甲醛丙稀酰亚胺(PMI)泡沫芯材,具有足够的强度以承受由设计载荷引起的弯曲应力和横向剪应力;面板的抗压强度和芯材的弹性模量足以防止面板在设计载荷下起皱;夹层结构具有足够的弯曲刚度以防止在设计载荷下产生过度的挠曲变形。

  研制的床面板采用的碳纤维环氧树脂面板的铝当量仅为铝板的11%,其X射线透过性能显著优于胶合板、聚碳酸脂板等传统医用床板材料,且明显优于国外同型号床面板采用的酚醛树脂面板。研制的床面板的整体铝当量为国外同型号产品铝当量的70%,其X射线透过性能优于国外同类产品。

  摄影质量:当X射线透过具有高均匀度(质地均匀、不含杂质)的床面板,就不会出现因杂质使图像产生阴影而导致医生误诊。因此,均匀度是床面板必须控制的重要指标。床面板的均匀度与原材料处理、工艺流程及参数以及制造过程的质量控制等因素直接相关。医用床板专用技术条件规定,在床面板规定的曝光区内连拍10张“14×14”照片,不允许出现直径大于0.3mm的杂质阴影。采用某型号X光机,对研制的床面板按规定进行X光拍片,在专用荧光灯下检验底片,未发现肉眼可见阴影(直径大于0.3mm的杂质),研制的床面板达到了对摄影质量的要求。

  床面板成像分辨率:无论是二维透视图像还是扫描(CT)成像,其系统分辨率决定了图像的清晰度,分辨率越高,图像越清晰。系统分辨率是设备整个成像系统(包括计算机软件和床面板在内的所有硬件)功能的综合反映,是成像技术的关键。目前,国外对先进X射线医疗设备系统分辨率的指标定为不小于4.01LP/mm。按专用条件,对装有研制的床面板的X光机系统分辨率进行检测,检测结果为4.01LP/mm,符合成像分辨率指标,研制的床面板达到了对成像分辨率的要求。

  研制的碳纤维复合材料夹层结构医用床面板具有如下优异的技术性能:①铝当量为0.52mmAL,具有优良的X射线透过性能;②床面板材质均匀度良好,成像分辨率高达4.01LPmm,摄影质量良好;③承载能力强,达到设计要求;④弯曲刚度、面板应力及弹性模量、破坏载荷等性能均优于国外同型号床面板以上技术性能能够满足目前国际先进X射线诊断和治疗设备对床面板的设计和使用要求。