X線写真の品質管理のための3Dプリントされた検査補助装置

3D printed testing aids for radiographic quality control.

• Kent M Ogden
• Kristin E Morabito
• Paul K Depew

抄録

レントゲン写真や透視画像システムの品質管理検査では、正確で再現性のある方法でX線ビーム内に検査対象物を配置する必要があります。本研究では、品質管理検査の効率、精度、再現性を向上させる3次元（3D）印刷検査補助装置をいくつか紹介します。また、X線撮影システムにおける垂直光線の位置を決定するための新しい装置も紹介します。これらの装置はオープンソースのソフトウェアプログラム（OpenScad, http://www.openscad.org）で設計され、3Dモデルは印刷用に.stl形式で保存されました。モデルは、MakerBot Replicator 2またはReplicator Z18プリンタ（MakerBot Industries, LLC, Brooklyn, NY）で印刷されました。テストエイドは、ポリ乳酸（PLA）フィラメントを使用して印刷した。使用されたＰＬＡのＸ線特性を調査するために、試験品を印刷し、ポータブル透視Ｃアームシステムを使用して、２種類の色についてのＰＬＡの半値層（ＨＶＬ）厚さ（ｍｍ）およびＰＬＡの半値密度（ＨＶＤ）（ｇ／ｃｍ）を測定するために使用した。透明PLAのHVL厚さは、公称管電圧50kVで約20mmから公称管電圧120kVで27mmまでの範囲であった。グリーンPLAのHVL厚さは、50kV管電圧で19mm、120kV管電圧で25.7mmであった。クリアPLAのHVDは、公称管電圧50kVで2.37g/cmから公称管電圧120kVで3.19g/cmまでの範囲であった。グリーンPLAの場合、HVDは50kV管電圧で2.35g/cm、120kV管電圧で3.17g/cmでした。デバイスのコストは、2ドル以下から約20ドルの材料である。モデルの作成に使用したファイルは、https://github.com/Upstate3DLab/3D-Printed-Radiographic-Test-Tools で自由に入手できる。

Quality control testing of radiographic and fluoroscopic imaging systems requires positioning of test objects in the x-ray beam in a precise and repeatable fashion. In this work we present several three-dimensional (3D) printed testing aids that improve efficiency, accuracy, and repeatability of quality control testing. We also present a new device for determining the location of the perpendicular ray in radiographic systems. These devices were designed in an open source software program (OpenScad, http://www.openscad.org) and 3D models were saved in .stl format for printing. The models were printed on either a MakerBot Replicator 2 or Replicator Z18 printer (MakerBot Industries, LLC, Brooklyn, NY). The testing aids were printed using polylactic acid (PLA) filament. To investigate the radiographic characteristics of the PLA used, test articles were printed and used to measure the half-value layer (HVL) thicknesses in mm of PLA and half-value densities (HVD) in g/cm of PLA for two different colors and over a wide range of radiographic beam qualities, using a portable fluoroscopic c-arm system. HVL thicknesses of clear PLA ranged from approximately 20 mm at 50 kV nominal tube voltage to 27 mm at 120 kV nominal tube voltage. For green PLA, the HVL thickness was 19 mm at 50 kV tube voltage and 25.7 mm at 120 kV tube voltage. The HVD of clear PLA ranged from 2.37 g/cm at 50 kV nominal tube voltage to 3.19 g/cm at 120 kV nominal tube voltage. For green PLA, the HVD was 2.35 g/cm at 50 kV tube voltage and 3.17 g/cm at 120 kV tube voltage. The cost of the devices range from under $2 to approximately $20 in materials. The files used to create the models are freely available at https://github.com/Upstate3DLab/3D-Printed-Radiographic-Test-Tools.

© 2019 The Authors. Journal of Applied Clinical Medical Physics published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of American Association of Physicists in Medicine.