Rentgenové testování betonových konstrukcí: Metody a ochrana

Rentgenové (RTG) zobrazení se stalo nepostradatelnou diagnostickou metodou v mnoha oblastech, od medicíny po průmysl. V případě betonových konstrukcí umožňuje nedestruktivní testování (NDT) vizualizaci vnitřní struktury materiálu, což je klíčové pro zajištění bezpečnosti a spolehlivosti staveb.

Nedestruktivní metody pro detekci poškození

Mezi možné nedestruktivní metody určující míru poškození patří i ty, které používají zdroj aktivního elektromagnetického ionizujícího záření s vlnovou délkou v intervalu 10^-8 m až 10^-12 m. Metoda rentgenové mikro-tomografie je stále více využívána mimo jiné při výzkumu materiálových charakteristik a lomového chování stavebních materiálů. Poskytuje slibné výsledky v oblasti trojrozměrného pozorování a kvantifikace prvků mikrostruktury, včetně objektů lomu. Tato metoda přináší slibné výsledky v oblasti trojrozměrného pozorování a kvantifikace prvků mikrostruktury, včetně objektů lomu.

Rentgenové testování betonových desek

Naše organizace se specializuje na rentgenové testování betonových desek. Před vrtáním, vrtáním nebo řezáním betonu je velmi důležité vědět, zda do něj lze integrovat výztuž, trubku, potrubí, kabel nebo drátěnou síť. Navíc vědět, co je uvnitř desky před vrtáním, ušetří čas a peníze tím, že zajistí, že nebudou poškozeny žádné elektrické nebo konstrukční součásti. Radiografie (neboli rentgen) umožňuje technikům NDT zobrazit vnitřní strukturu téměř jakéhokoli materiálu. K provedení rentgenu potřebujeme dosáhnout na obě strany betonové konstrukce. Na jedné straně přenášíme záření do betonu; na druhém konci detektorový film zaznamenává rozdíly v absorpci za účelem vytvoření obrazu.

Při kontrole betonových podlah potřebují naši technici přístup jak ke zkušební podlaze, tak k podlaze pod ní. Naši odborníci na nedestruktivní testování chápou roli přísných kontrol betonu při zajišťování bezpečnosti a spolehlivosti stavby. Společnost Science by EUROLAB se zavázala poskytovat ty nejlepší služby v oblasti rentgenu betonové desky, se svými více než 25letými zkušenostmi v průmyslových laboratořích, týmem odborníků a nejmodernějšími nástroji.

Radiologické vybavení a techniky

Vysokofrekvenční RTG přístroj EcoRay HF 1040 má rozsah expozičního napětí 40-100 kV a rozsah mAs 0,32-50 mAs. RTG bezdrátový panel Aero DR obsahuje zabudovanou baterii, která umožňuje provést přibližně 120 snímků při plném nabití.

Čtěte také: Vše o betonu a stěrkování najdete zde

Výpočetní tomografie („computed tomography“, CT) je nedestruktivní metoda všeobecně známá z lékařského prostředí. Medicínské CT skenery mají fixní ozařovací geometrii, s přibližně dvojnásobným zvětšením, kde rotuje soustava rentgenka-detektor okolo těla pacienta, který je posunován v ose rotace. Typické rozlišení těchto CT skenerů je okolo 1 mm na prostorový bod (voxel), nejnovější generace dosahují rozlišení v desetinách mm. U medicinských CT skenerů je obvykle urychlovací napětí nastavitelné v rozmezí 80-120 kV, čímž je generováno RTG záření s maximální energií 80-120 keV.

Technické tomografy jsou zpravidla koncipovány tak, že rotuje objekt a zdroj rentgenového záření i detektor jsou při měření statické. Zvětšení je nastavitelné v širokém rozsahu polohou rotační osy mezi zdrojem záření a detektorem. Během tomografie vykoná objekt jednu úplnou otáčku, při níž jsou na detektor zachycovány stovky až tisíce tzv. projekcí (2D rentgenové snímky, rentgenogramy). Po skenování je tedy k dispozici sada RTG snímků objektu z různých úhlů. Z těchto snímků lze vypočítat prostorový model objektu včetně jeho vnitřních struktur. Tento proces, tzv. rekonstrukce, probíhá postupně výpočtem jednotlivých řezů objektem kolmých na rotační osu. Rentgenogramy jsou před vstupem do výpočtu korigovány, aby byl odstraněn vliv nestejnorodé odezvy detektoru v různých pixelech a další nežádoucí jevy.

Při standardní tomografii je získávání dat (projekcí) prováděno při geometrickém seřízení tomografické sestavy zajišťujícím, aby byl na detektoru snímán obraz celé šíře zkoumaného objektu v průběhu jeho rotace. Nativní rozlišení výsledného virtuálního modelu je dáno velikostí jeho objemového obrazového bodu (voxelu), obvykle udávanou v mikrometrech. Čím větší je zvětšení, tím menší je velikost voxelu a tím lepší je rozlišení.

ROI tomografie (Region of Interest)

Zejména při výzkumu stavebních materiálů s využitím rentgenové mikro-tomografie však může být rozlišení dosahované ve standardním tomografickém nastavení nedostatečné. Z tohoto důvodu byly testovány možnosti tomografického zacílení oblasti zájmu s vyšším dosažitelným rozlišením, než je běžný limit tomografu. Při tomto přístupu se na detektor vždy promítá pouze část objektu v blízkosti osy otáčení, zatímco zbývající části objektu přicházejí do zorného pole pouze v určitých úhlech.

Pro test možností rekonstrukce z dat získaných zacílením pouze na část vyšetřovaného objektu bylo použito zrno kameniva o rozměrech cca 25 × 20 × 15 mm z horniny složené ze dvou dobře rozpoznatelných minerálů, připevněné k ocelovému nosiči vzorků. Pro získání tomografických dat bylo využito pokročilého tomografického zařízení TORATOM v Centru Telč Ústavu teoretické a aplikované mechaniky Akademie věd České republiky. Tomograf TORATOM (Twinned Orthogonal Adjustable Tomograph) kombinuje dvě rentgenky se dvěma detektory ve vzájemně kolmém uspořádání a sdílenou velmi přesnou rotační platformu s vertikální osou rotace. Tato přesnost je pro použití této lokalizační metody i v případě reálného obrazu vzorku s larvou hmyzu přijatelná.

Čtěte také: Jak efektivně řešit praskliny v betonových konstrukcích

Program pro vyhodnocování RTG snímků

Pro potřeby praxe a přesného určení míry poškození byl vyvinut program (Rentgen segmentation), který provádí spojitou segmentaci obrazové předlohy do 5 různých kategorií podle intenzit RTG snímku. Vychází z předpokladu, že při degradaci dochází ke změně hustoty a tím složení studovaného prvku. Tyto změny se pak projeví v barevné intenzitě RTG snímků a jsou statisticky vyhodnoceny. Funkce programu je založena na kvalitním snímku rentgenového diagnostikovaného materiálu a velmi efektivním zpracováním obrazu, který je segmentován a filtrován. Pro zpracování obrazu byly použity filtry (otsu, binary a mean filtr), které byly do výsledného obrazu implementovány pomocí konvolučních technik. Pro zpřesnění detekce poškození byl vyvinut ve spolupráci s Ústavem teoretické a experimentální elektrotechniky na FEKT VUT v Brně speciální software, který umožňuje lokalizaci objektů uvnitř biologické struktury snímané 2D technikou. Tento software byl testován na RTG snímcích, které byly pořízeny při měření s referenčními měrkami. Získané snímky pomocí dalšího zpracování umožňují dobrou představu o umístění objektu (larva hmyzu) v biologické struktuře.

Radiační ochrana a bezpečnost

Naši vysoce vyškolení a certifikovaní technici dodržují všechny platné bezpečnostní pokyny při práci s radiací a během inspekčního procesu nastavují omezenou hraniční oblast. Jako ochrana proti RTG záření slouží tento bezolovnatý systém interiérových stěn a podhledů. Tato sádrokartonová konstrukce představuje zároveň řešení s vynikající protipožární ochranou a zvukovou izolací.

Systém Rigips® X-Ray Protection

Systém Rigips® X-Ray Protection byl navržen a vyroben tak, aby vyhovoval specifickým požadavkům pro použití v oblastech vyžadujících rentgenovou ochranu. Tento systém tvoří speciálně navržená sádrokartonová deska X-RAY Protection a spárovací tmel GypFill® P s obsahem specifické složky, síranu barnatého. Síran barnatý se přirozeně vyskytuje jako inertní minerál a ve zdravotnictví se často používá jako radiokontrastní činidlo pro rentgenové zobrazování a další diagnostické postupy. Rigips® X-Ray Protection má obdobné ekologické vlastnosti jako běžné sádrokartonové desky. Neuvolňuje toxické sloučeniny, které by mohly negativně ovlivnit kvalitu vzduchu v místnosti. Díky svému složení bez olova má deska X-Ray Protection vynikající kvalitu se sníženými dopady na zdraví a životní prostředí. Tato ekologická inovace je odrazem závazku společnosti Saint-Gobain nabízet svým zákazníkům udržitelnější produkty a řešení.

Instalace bezolovnatého systému Rigips® X-Ray Protection je ve srovnání s olověnými systémy méně komplikovaná, pracuje se s ním stejně snadno jako s běžným sádrokartonem. Nejsou potřeba žádné speciální postupy montáže ani speciální nástroje pro zpracování. Montáž však musí být provedena kvalifikovaným dodavatelem, aby byla v příslušné oblasti zajištěna maximální ochrana před rentgenovým zářením tak, jak ji stanoví a navrhne specialista radiační ochrany. Pro dosažení stanovené úrovně radiační ochrany je nutné odpovídajícím způsobem instalovat kompletní ochranný systém včetně dalších prvků. Kromě olova lze pro rentgenové stínění použít i další materiály. Hojně se používají také těžké materiály jako cihla nebo beton, neboť jsou snadno dostupné za přijatelné ceny.

Využití najde nejen na rentgenových pracovištích v nemocnicích, ale i v rentgenových místnostech veterinárních klinik nebo jako ochrana proti RTG záření v zubních ordinacích. Ke všem projektům souvisejícím s ochranou proti RTG záření připraví specialista na ochranu proti radiačnímu záření odbornou zprávu, ve které jsou uvedeny všechny potřebné údaje podle používaného RTG zařízení v souladu s platnými předpisy. Ve zprávě je uvedena informace o ekvivalentní tloušťce olova potřebného pro danou místnost. Systém X-Ray Protection je blíže specifikovaný počtem potřebných vrstev desek X-Ray Protection pro dosažení stejného stupně ochrany proti RTG záření. Ten lze navrhnout z ekvivalentní tloušťky olova. Certifikát Eurofins Indoor Air Comfort Gold zajišťuje splnění požadavků na nízké emise produktu VOC. Je známkou kvality výrobku a zároveň příspěvkem ke zdravému vnitřnímu prostředí. Systém X-Ray Protection byl nezávisle testován a certifikován radiačním metrologickým oddělením agentury Public Health England jako systém se srovnatelnými stínícími vlastnostmi olova v souladu s IEC 61331-1:2014.

Čtěte také: novinky v navrhování betonových staveb

V následující tabulce jsou uvedeny ekvivalentní tloušťky olova pro dosažení určité úrovně ochrany s deskami Rigips® X-Ray Protection.

Lékařské ozáření a radiační ochrana

Lékařské ozáření je jediným případem, kdy je člověk vystavován ionizujícímu záření záměrně - s cílem zvýšit kvalitu života pacienta nebo mu přímo život zachránit. Vzhledem ke svému specifickému charakteru lékařské expozice nepodléhají žádným limitům. Uplatňují se při nich však dva základní principy radiační ochrany - princip zdůvodnění a princip optimalizace.

Principy radiační ochrany

• Princip zdůvodnění: Žádná činnost vedoucí k ozáření osob nesmí být zavedena, pokud z ní neplyne dostatečný prospěch ozářeným jedincům nebo společnosti, který vyrovnává potenciální újmu způsobenou ozářením. Lékař vždy před rentgenovým vyšetřením zvažuje možnost využití jiné zobrazovací metody bez použití ionizujícího záření (např. ultrazvuku nebo magnetické rezonance), která by mu umožnila získat požadovanou diagnostickou informaci nezbytnou pro další léčbu.
• Princip optimalizace: Výše individuálních dávek by měla být udržována tak nízká, jak je rozumně dosažitelné, při uvážení ekonomických a sociálních hledisek. To znamená, že přínos indikovaného vyšetření by měl významně převážit případná rizika vyplývající z ozáření.

Radiační ochrana vychází z konzervativního předpokladu, že jakákoli dávka záření působící na člověka je spojená s potenciálním zdravotním rizikem, ačkoli dodnes neexistují přímé důkazy o tom, že by i velmi malé dávky mohly vyvolat vznik určitého poškození. Dávka, kterou pacient obdrží při standardním výkonu v rámci rentgenové diagnostiky, není nebezpečná, resp. představuje velmi nízké riziko, a to i v případě opakovaných vyšetření.

Diagnostické referenční úrovně (DRÚ)

Jako určité vodítko pro posouzení toho, zda jsou dávky pacientů optimalizované, byly stanoveny tzv. diagnostické referenční úrovně (DRÚ). DRÚ jsou stanoveny v příloze č. 22 vyhlášky č. 422/2016 Sb., (V 422), a to pro vybrané modality a pro standardního člověka (pacienta).

Škodlivost rentgenového záření

Ionizující záření se v těle nekumuluje, nicméně rizika z jednotlivých ozáření se sčítají, tzn. že s počtem vyšetření roste pravděpodobnost vzniku případného poškození. Na druhé straně je nutné si uvědomit, že rizika spojená se standardními vyšetřeními jsou velmi malá, nízký je tudíž i jejich součet, tedy i pravděpodobnost indukce nežádoucího účinku. Roční dávka ionizujícího záření na člověka z přirozeného prostředí, resp. pozadí je cca 2 mSv. Dávka z diagnostických vyšetření se pohybuje v řádech desítek mSv. Ozáření z rentgenu nohy, provedené i opakovaně a v jednom dni, je pro organismus zanedbatelné. Následků ozáření se není třeba obávat.

Vyšetření magnetickou rezonancí a EEG nejsou vyšetření, kdy jste byla vystavena ionizujícímu záření. Časový rozestup mezi CT břicha a denzitometrií není nutný. Kontrastní látka není zdrojem ionizujícího záření, SÚJB její zdravotní důsledky neřeší. CT hlavy s piercingem v nose není pro dceru nebezpečné.

Lékařské ozáření a těhotenství

Speciální zájem dlouhodobě vyvolává vliv rentgenových vyšetření v těhotenství. K neplánovanému (nechtěnému) ozáření zárodku, resp. plodu, může dojít, pokud je vyšetření provedeno v časném stadiu ještě neprokázané gravidity. Míra možného poškození zárodku, resp. plodu, je závislá na dávce absorbované v děloze. Předpokládá se, že okamžité poškození vzniká při dávkách vyšších než 100 mGy. Je velmi nepravděpodobné, že by dávka na dělohu při rentgenování překročila předpokládaný práh (typické hodnoty se pohybují na úrovni zlomků mGy až jednotek mGy, jen v případech CT přímo v oblasti "malé pánve" se jedná o dávky vyšší).

Přirozený výskyt závažných malformací (vývojových poruch) má četnost 2-4 na 100 narozených dětí. Riziko vzniku zhoubného nádoru vztažené na 1 mGy dávky v plodu je 0,006 % (cca 1:17000), přičemž spontánní výskyt fatálních nádorů u dětí je 0,3 % (1:333). Vzhledem k tomu, že energie rentgenového záření klesá se čtvercem vzdálenosti, je při zobrazování oblastí neležících v blízkém okolí dělohy možný negativní dopad na plod zanedbatelný (dávka obdržená přímo v děloze je velmi nízká). Do 3. týdne těhotenství se jedná o fázi, v níž je riziko vzniku budoucích vývojových vad zárodku v důsledku ozáření nejmenší. I v pozdějších (konečných) fázích těhotenství je plod k ionizujícímu záření relativně odolný. Z hlediska citlivosti vůči ionizujícímu záření je významnější období mezi 3.-9. týdnem těhotenství, kdy je zárodek nejnáchylnější k možnému poškození. Ovšem i zde je nutno dodat, že pravděpodobnost projevu genetických účinků ionizujícího záření matek, které se podrobily rentgenovým vyšetření, je zanedbatelná a jejich vznik nebyl v lidské populaci dosud prokázán.

Legislativa a kontrola

Kompetence SÚJB v oblasti usměrňování lékařského ozáření včetně základních pravidel radiační ochrany jsou stanoveny zákonem č. 263/2016 Sb., o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření ("Atomový zákon"), podrobnosti lékařského ozáření pak V 422. Lékařské ozáření může provádět pouze držitel povolení SÚJB k nakládání se zdroji ionizujícího záření. O způsobu vyšetření (a s ním spojené dávce) rozhoduje tzv. aplikující odborník. Tito zdravotničtí pracovníci vyšetření provádějí na žádost tzv. indikujícího lékaře (tito lékaři mají k dispozici tzv. Indikační kritéria pro zobrazovací metody uveřejněné ve Věstníku MZ ČR č.11/2003 a měli by dbát na to, aby vyšetření bylo provedeno ve skutečně zdůvodněných případech).

Ministerstvo zdravotnictví ČR (MZd) má v plné kompetenci výchovu zdravotnického personálu (indikujících lékařů i aplikujících odborníků), stanovení klinické odpovědnosti za ozáření, vydávání a dodržování (v rámci klinických auditů) Národních radiologických standardů (NRS) popisujících správný způsob provádění jednotlivých vyšetření. Soustavný dohled nad respektováním pravidel radiační ochrany musí být na každém pracovišti se zdroji ionizujícího záření zajištěn tzv. dohlížející osobou a osobami s přímou odpovědností za zajištění radiační ochrany, které složily na SÚJB zkoušku zvláštní odborné způsobilosti (ZOZ). Inspektoři SÚJB dohlížejí na to, aby byla zajištěna radiační ochrana na radiodiagnostických pracovištích. Kontrolují správnost nastavených parametrů, dodržování DRÚ.

Pokud k aplikaci ionizujícího záření neexistuje žádná alternativa - jinou metodou nelze dospět ke srovnatelnému výsledku - považuje se použití jeho zdroje za zdůvodněné; současně je ovšem vědomě přijato možné riziko spojené s ozářením. V případě, že při výzkumu má být používáno lékařské ozáření, podle zákona o specifických zdravotních službách se postupuje jako v případě ověřování nezavedených metod (tj. podle § 33 - 35 zákona č. 373/2011 Sb.). Výzkum, při kterém jsou osoby zařazené do studie rentgenovány, nikoliv "z důvodů lékařských", ale kvůli výzkumu, může provádět pouze poskytovatel zdravotních služeb, kterému ministerstvo zdravotnictví udělilo povolení k takovému výzkumu. Ministerstvo při vydávání takového povolení bude mimo jiné také posuzovat zdůvodnění použití lékařského ozáření. Žádanka k vyšetření s lékařským ozářením musí být dle zákona o specifických zdravotních službách vždy vytvořena indikujícím lékařem - bez ohledu na to, zda jde o papírovou či elektronickou žádanku.

Není správnou praxí opakování rentgenu z důvodu nesprávného zobrazení. Obecně ale platí, že lékařské ozařování musí být lékařem zdůvodněné, ale není omezováno, limitováno. Hlavní chybou je nesprávné zobrazení, zbytečné opakování.

Typické hodnoty efektivních dávek pro vybraná vyšetření

Níže uvádíme typické hodnoty efektivních dávek pro vybraná konvenční rentgenová a CT vyšetření a také přehled rizika při ozáření těmito malými dávkami.

Zjištěné množství vyprodukované energie potřebné na provedení výkonu u jednoho pacienta je relativně jednoduché u skiagrafie, CT a mamografie, kdy se jedná pouze o součin napětí, proudu a délky expozice. Z obrázků je zřejmé, že nejnáročnější z hlediska vyprodukované energie jsou CT výkony, následované rentgenkami angiografických systémů, poté následuje mamografie. Při hodnocení z hlediska použitého napětí jsou skiagrafické systémy, pojízdná C-ramena a pojízdné skiagrafické rentgeny za mamografickými systémy, avšak díky krátkým expozicím a velmi malému dávkovému příkonu při skiaskopii je celkové množství energie vyprodukované na jednoho pacienta nízké.

tags: #rentgen #betonovych #sloupu #informace

Oblíbené příspěvky:

• kompletní průvodce řezáním betonu
• Všestranné řešení s epoxidovou pryskyřicí
• Dlažba dub rustikal
• Broušení prken bez prachu
• venkovní dlažba s dekorem dřeva