医疗 X 线检查是早期疾病筛查与临床诊断的核心手段,但“诊断精度提升”与“辐射暴露管控”的长期矛盾,始终是放射防护领域的核心难题。在全球各国持续收紧诊断参考水平(DRL)、推动医疗照射最优化的行业背景下,X 线设备的前端防护支撑部件,其射线透过性能直接决定了辐射剂量与图像质量的平衡上限。
7 月9日,日本东丽宣布推出一款自主研发的高透 X 射线碳纤维增强复合材料(CFRP)功能部件,该部件能够在保持与传统产品同等或更优图像质量的前提下,将X射线辐射剂量降低8%。公司将针对该部件在X射线检查设备中的实际应用进行探索,包括乳腺X线摄影的乳房支撑台和片盒。

在 X 线成像系统中,探测器前端的防护支撑构件普遍采用 CFRP 材料,凭借轻质、高刚性与基础透射线性能成为行业标配。但传统 CFRP 部件的透射线效率已接近技术瓶颈,若要进一步降低患者受照剂量,往往需要以牺牲图像信噪比、增加诊断噪声为代价。
行业内曾尝试采用“CFRP 蒙皮 + 多孔芯材”的低密度三明治结构来提升透线率,但多孔芯材的密度不均性,叠加部件几何结构的加工差异,会造成透射 X 线的强度分布不均,最终在诊断图像中引入伪影与灰度波动,反而降低诊断精度。“降剂量”与“保画质”的两难困境,成为了 X 线设备防护部件升级的核心卡点。

东丽此次的技术突破,核心是将自研的碳纤维增强泡沫(CFRF)多孔芯材融入三明治结构,通过复合结构设计的系统性优化,从材料根源破解了密度不均的行业难题。
这款自研碳纤维增强泡沫以短切碳纤维构建三维网络骨架,通过粘结树脂固化成型,内部孔隙结构均匀可控;既保留了多孔材料的低密度高透线优势,又实现了全结构范围内的密度一致性,不受部件几何形状与加工工艺的影响。最终成型的三明治结构部件,同时满足低密度、高刚性两大核心工程要求,彻底消除了传统多孔芯材导致的透射 X 线强度波动问题。

东京都立大学健康科学部放射学科的根岸彻副教授团队,针对该三明治结构防护部件开展了临床场景下的性能验证。结果显示,搭载该材料的设备检测量子效率(DQE)较传统 CFRP 部件提升约 6%—— 该指标直接反映了 X 线光子转化为有效图像信号的利用效率,防护部件透线性能越好,X 线利用率与 DQE 就越高。
基于这一性能提升,临床中可在维持同等甚至更优图像清晰度的前提下,将入射 X 线剂量降低 8%。若将该材料规模化应用于乳腺钼靶支撑台、成像暗盒等 X 线设备核心部件,可在不改变设备成像系统架构的前提下,直接实现患者受照剂量下降与诊断图像质量升级,精准契合日本医疗被曝研究信息网络(J-RIME)持续推进的医疗照射最优化、诊断参考水平迭代的行业方向。
这款高透线 CFRP 部件的出现,不仅为 X 线设备的辐射防护升级提供了轻量化、高刚性、高性能的一体化解决方案,更从材料底层为“低剂量、高精度”的 X 线检查提供了新的实现路径。随着该技术的产业化落地,未来有望推动全球 X 线诊断设备的辐射防护标准迈上新台阶,真正实现“诊断更精准、辐照更低量”的医疗影像发展目标。
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