碳纤维复合材料应用医疗CT床板上的优势

2017-03-13 16:55:20 作者：本网整理来源：中国复合材料学会分享至：

    随着人们对健康的关注和现代医疗技术水平的快速发展，医疗领域已经广泛地将X射线机，计算机断层扫描仪应用于诊断和治疗，但是，现代医疗放射诊断设备的支撑床板，如X射线机，计算机断层扫描仪多数是采用木质和塑料结构的床板，不但重量较重，对射线的透波性也差，并且，木质和塑料结构的床板又有产生较大折射的趋向，当射线束倾斜地照射在床面时这些问题就更明显了。为了达到诊断治疗的目的，必须提高电压，使射线辐射能量很大，即对病人产生有害的副作用，而且造影也不清晰，也浪费能源。

    另外，在对患者进行放射治疗时，需要保证病人灶部位得到准确剂量。为此放射治疗已从常规放疗迅速向调强适形放射治疗、图像引导放射治疗、旋转调强放射治疗等精确放疗技术发展，这些新的放疗技术极大的提高了剂量精度，但同时对治疗机的床面也提出了更高的要求。这些医疗设备，在X射线放射通路上，要求相关配件对X射线透过性能好，使其在满足使用的前提下放射剂量尽可能小，以尽量减少患者及医护人员受辐射的危害。此外，在满足X射线透过性能的前提下，对某些部件的强度和刚度也有较高的要求，因为这些性能直接影响到成像质量及患者的舒适度。为此科学研究者们进行了无数次研究，最后发现碳纤维复合材料正是制造放射医疗设备最佳材料。

    碳纤维复合材料由碳纤维和树脂组成，前者为增强材料，主要起承载作用，后者为基体材料，用来支撑碳纤维并将外载荷传递给它。通常，高标准的医用设备非常注重所用原材料的质量、卫生性、可靠性和精度。由碳纤维复合材料材料制成的医疗器材具有比重轻、稳定性高、强度大及抗断裂的特性。山东英特力新材料有限公司研发生产的的医疗CT床板，允许射线以任何倾斜角度照射在床板上，而不产生折射和投射射线方面的较大偏差，并且使用较少的材料，达到设计结构强度、刚度，减轻了重量，抗拉强度高。研发制造的透视技术领域的部件具有较低的X射线吸收水平，能够保护患者少受X射线的伤害。碳纤维复合材料还可用于X射线台面、臂架和头部固定器等由特殊承载泡沫制成的夹层结构组件中，使用此类组件的患者支持器可以承受高达1200kg的负荷，而普通的支持器则只能承受400kg的负荷。

    除了良好的力学性能，碳纤维材料具有良好的耐腐蚀性能，就算有酒精，药物，血渍残留也不会对面板造成影响，而且清理更方便，长期下来不会对面板造成腐蚀的现象，重量很轻，移动起来很方便。英特力新材料公司不仅开发了医疗床板，还利用碳纤维复合材料制造X射线平面探测器、乳腺放疗固定架、医疗头枕、医用担架、轮椅等医疗设备，使得碳纤维复合材料在医疗领域大放异彩。

    碳纤维复合材料应用医疗领域的突出优势

    1、优异的力学性能

    碳纤维复合材料具有强度高，重量轻的特点，具有高比强度和比模量；在医疗设备中，可用于需刚性好且重量要求轻的配件。

    2、各向异性及可设计性

    医疗设备上某些部件，需要在某一方向承载后挠度很小，具有很高的刚性；碳纤维增强树脂基复合材料可有显著的各向异性，即沿纤维轴向和垂直于纤维轴向有显著的性能差异，材料的各向异性给设计带来较大的自由度。

    3、优异的X射线透过性能

    X射线穿透物质后的强度衰减或被吸收的程度与物质的组成、原子序数、密度和厚度有关。对于碳纤维复合材料，树脂的元素组成为C、H、O，碳纤维的元素组成为C，X射线质量吸收系数都非常小，远低于一般材料。碳纤维复合材料的铝当量为0.11，碳纤维复合材料泡沫夹层结构的铝当量为0.52，X射线透过性能均大大优于铝板、胶合板和酚醛树脂板等传统医用材料。并且碳纤维复合材料允许射线以任何角度照射在床板上而不产生折射。

    4、良好的抗疲劳特性

    由于病人诊治量大，对于床面板的疲劳性能要求较高。在碳纤维增强树脂基复合材料中存在着难以数计的纤维／树脂界面，这些界面能阻止裂纹进一步扩展，从而推迟疲劳破坏的发生。使用过程中，复合材料构件即使过载造成少量纤维断裂，其载荷也会迅速重新分布到未破坏的纤维上，从而在短时内不会使整个构件丧失承载能力，显示出结构具有良好的破损安全性。

    5、成形工艺性好

    碳纤维复合材料有多种成型工艺，英特力新材料公司多年研发生产经验，掌握真空导入、热压罐及模压等成型工艺，极大满足医疗设备的优异性能。

    由此可以看出，碳纤维复合材料用于医疗领域有非常大的优势。一些发达国家早已大力推广碳纤维医疗配件，国内目前也开始使用，随着材料成本的降低技术的成熟，未来碳纤维复合材料应用在医疗领域将成为必然趋势。