无损检测-CT检测

无损检测—CT检测1.简介CT（ComputerizedTomography）——计算机断层成像，是一种在不破坏物体结构的前提下，根据物体周边所获取的某种物理量（如波速、X线光强、电子束强等）的投影数据，运用一定的数学方法，通过计算机处理，重建物体特定层面上的二维图像以及依据一系列上述二维图像构成三维图像的技术。Radon变换是CT技术的主要理论基础，1917年，数学家Radon证明，已知所有入射角的投影函数u可以恢复唯一的图像函数f(x,y)。以此为基础发展起来的断层成像技术最先在医学领域得到应用，极大地推动了现代医学前进的步伐。随着CT技术和各专业学科的发展，CT在物质探测方面所具有的巨大的优势使得CT技术在非医学领域如工业、地球物理、工程、农业、安全检测等行业得到了广泛的应用。2.成像原理CT设备主要由以下三部分组成：①扫描部分，由X射线源、探测器和扫描架组成；②计算机系统，将扫描收集到的信息数据进行贮存运算；③图像显示和存储系统，将经计算机处理、重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或激光照相机将图像摄下。CT是用X线束对被检测对象具体部位一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的X线，转变为可见光后，由光电转换器转变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字，输入计算机处理。图像形成的处理有如将选定层面分成若干个体积相同的长方体称之为体素。扫描所得信息经计算而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵，即数字矩阵。数字矩阵可存储于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器把数字矩阵钟的每个数位转为由黑到白不等灰度的小方块，即像素，并按矩阵排列，即构成CT图像。CT技术得到数据是断层的二维图像，但在实际应用中往往希望得到物体的三维结构图像。三维成像技术可以分为两大类，一类是真三维重建技术，即直接从投影数据进行三维重建，其理论可以参考Alschuler的专著；另一类是将多幅二维CT图像叠堆出被检物体的三维结构，这实际上是一种显示技术，即如何利用有限的断层数据得到更加接近实际的光滑物体表面。滑环连续螺旋扫描方式的出现，对三维显示技术提供了有力的支持。3.CT技术的应用及发展（1）医学方面①.CT灌注成像（CTperfusionimaging）是新近开展的项目之一，它不同于以往的CT形态学成像，属于功能成像（functionimaging）的范畴。它充分利用了多层螺旋CT可以显示毛细血管染色情况这一功能，通过在静脉中注射造影剂后，对特定的组织或器官进行连续多层扫描，以获得该组平面内的时间密度曲线（TDC），以便用不同的数学模型得出血流量（BF）、血容量（BV）、平均通过时间（MTT）、峰值时间（TTP）等参数，并用这些参数对该层面的组织或器官的功能进行评价。在常规扫描和增强扫描上不易鉴别的肿瘤、感染、炎症、梗塞等，其灌注参数均有所表现；并可对痴呆、精神疾病、偏头痛等作出评价。有研究表明CT灌注成像灌注参数值的测定对于原发性肝癌、肝转移瘤和肝血管瘤的鉴别诊断以及对邻近的肝组织受累情况的评估具有重要的临床意义。②.虚拟内窥镜包括虚拟血管镜、虚拟支气管镜、虚拟结肠镜、虚拟胃镜和虚拟胆管镜等。由于其无创、安全、无痛苦，可以观察内窥镜无法达到的部位，并且可以通过调节透明度和颜色，同时观察腔内外情况，使之没有真正的解剖边界，更有利于观察病变周围结构和向外侵犯程度，为手术和穿刺提供更准确、丰富的解剖信息。虚拟内镜是常规内镜的有力补充和潜在的替代方法。在极度狭窄的情况下，虚拟内窥镜更具有优势。（指光学纤维无法进入的脉管系统）（2）工业方面①.缺陷检测：工业CT图像与试件的材料、几何结构、组分及密度特性相对应，多幅二维的CT图像组合实际再现了三维物体，通过这些三维信息不仅能得到缺陷的位置、取向、形状及尺寸大小等信息，结合密度分析技术还可以确定缺陷的性质，使长期以来困扰无损检测人员的缺陷空间定位、深度定量及综合定性问题有了更直接的解决途径。缺陷的正确评定与断裂力学理论、疲劳试验相结合，可以制定出可靠的及经济的缺陷判废准则②.通过工业CT得到的三维空间信息同样可用于复杂结构件内部尺寸的测量及关键件装配结构的分析，以验证产品尺寸或装配情况是否符合设计要求。我国一些专家已经利用工业CT对航空深弹进行结构分析，精确测量其零部件位置及尺寸变化，并据此绘制图纸、制定拆卸方案，从而保证了深弹拆卸和研究的安全性和可靠性。工业CT的发展为我国引进的高尖端武器的研究以及延寿提供了充足的资料。（3）安全检查从20世纪70年代初开始，对通过重要出入口（如机场、港口、车站、海关等）的人员所携带的行李物品实施安全检查已成为国际上广泛采用的安全措施。在各种检查手段中，低成本、低剂量、非接触式、可成像的X射线安全检查设备的应用最为普遍。与传统的检查手段相比，CT技术有如下的优点：①多视角能够分辨复杂背景中叠放的物体；②附加的双能量可以获得精确的原子序数；③极高的分辨率，能够将爆炸物和其他低原子数的类似物质区分开；④能够确定物质的厚度，提供三维密度信息等功能。爆炸物是威胁公共安全的重要因素，随着世界范围内的各类恐怖袭击事件的不断发生，爆炸物检测领域正在成为CT技术应用的片新天地。采用CT技术的爆炸物检测装置具有很强的密度分辨能力和空间分辨能力，由于大部分的爆炸物的密度是确定的（在1.5g/cm3～3.0g/cm3范围内），结合其空间形状信息，CT可以准确地发现并定位行李中隐藏的爆炸物。4.总结CT检测已经在上述这些领域发挥了举足轻重的作用，随着时代的发展，科技的进步，CT检测必将继续发展，在其他领域发挥作用，为人们的生活和工作带来更多的便利。