我看過一些日本企業管理的書籍,裡面說當年「柯達」破產,但是聰明的「富士」轉到醫學影像領域存活下來。

醫院的 X 光和CT真是通過膠片和成像再沖洗出來的嗎?還是通過某種列印技術,將電子CMOSE成像列印到透明塑料片上?


X光曾經使用銀鹽膠片,現在不是。

CT從一開始就不是,CT是環掃,通過環形掃描時透射強度的變換,計算組織截面上不同位置的透射密度。所以不會直接生成影像。

=============

基本的X光影像系統,是一個【無透鏡】投影體系,【可以】不需要膠片,如果只是觀察,不需記錄的話。讓人站在熒光屏和X射線源之間,穿過人體的X射線點亮熒光屏,醫生觀察影像。

1914年,巴黎。此圖有後期處理,沒這麼亮。醫生需要在全黑的暗室內適應較長時間後,觀察胸透影像。

我國上世紀集體體檢時還是採用胸透,蓋因成本低,操作省時,一個人大概十幾秒至幾十秒就過。

如需要記錄影像,則將底片放在熒光屏的位置曝光。

B是高壓電源,T是射線管,S是裝在不透光片夾內的銀鹽底片。倫琴他老婆的手大概就是這樣拍的。

裝底片的片夾

感謝 @孫曄 的指正。片夾本身是沒有grid的。這玩意實際是個高密度柵格,用以減少散射。另外國內一般稱為濾線器。

片夾從上到下依次為不透明前蓋、熒光增亮層、雙面銀鹽底片、熒光增亮層、鉛板、不透明後蓋。影像一部分源自片夾中熒光層被X射線激發的亮光,一部分則直接在X射線作用下感光。

人後面墊著的就是X光底片夾,可以各種姿♂勢。西門子等也有X射線源在床下,感光熒幕在上的系統。

獲得底片後,沖洗流程在原理上與照相底片沒有不同。

你甚至可以把普通攝影膠片放入X射線片夾進行曝光,只是效果不太好。

GE等現代廠家也推出了數字片夾,無線傳輸,還能實時流媒體傳輸動態影像。使用上同傳統片夾一樣

上圖中黑色部分即數字片夾,可放在任意位置。拍攝的手部影像會瞬時、無線傳回後台

有錢的領域就是不同。大畫幅啥時候能用上這麼便利的玩意…

=========

現代多採用數字化系統,機器將數字影像列印出來,膠片本身只是載體,不再參與成像,其他回答中也提到了。

另外,雖然人看病幾乎不再用傳統的x攝像膠片,但寵物醫院裡用的很多,性價比有優勢。牙科小診所有些也還在使用。

你如果帶貓狗看病,可以讓寵物醫生給你講一下。

=========

其實我對這問題有興趣是因為一直好奇,那些超大光圈的x光鏡頭是用在什麼地方——具體是安裝在X光機的哪一部分。攝影圈的人若是能關心一下,可以避免很多流言和吹噓了。

中文網路…且不說現在有沒有基於網頁的有效信息源,從上圖各種結構的解釋,結構,優劣探討,未來發展,都是公開、可引用,不需要註冊。你甚至能找到專題文章談論早期胸透使用的熒光屏有什麼好,有哪些不好,現代微創手術需要中途停機讓設備冷卻,上圖GE使用的Flat Panel Detector實際是基於TFT液晶屏的技術…等等各種知識。只要幾個小時,就能粗略了解一個完全陌生的領域。

但中文網路環境啥都沒,幾個巨頭守著自己的資源自high,各個論壇不註冊他就是你爹。唯一的那個搜索引擎也是垃圾,SEO對網路環境的污染真tm

…扯遠了

X光鏡頭即上圖中的optical coupling部分,用於將image intensifier(X射線-可見光-電子-可見光, 的一個轉換+倍增管)產生的單色可見光匯聚到承像材質上。

然而這裡又引出兩個問題:

1、早期大(物理)直徑X光鏡頭(如下圖)是直接拍攝熒光屏,所以需要較大口徑和非常大的光圈。至於拍熒光屏可以幹啥?記錄在體積較小的膠片材質上歸檔,或者接電視攝像管都可以。

R-Biotar 100mm F0.73

X光影片需要這種大光圈鏡頭,比如Leitz的90/1.0。此影片截圖為1936年拍攝,可能使用Zeiss的鏡頭

2、現代小(物理)直徑X光鏡頭是接在image intensifier屁股後面的——一般就20-30mm直徑。

簡單來說,這個image intensifier(縮寫為XRII)是個「倒過來的老式顯像管」,當光線從屁股出來,通過鏡頭抵達感光元件的部分就很現代了,不需要我解釋咯?

上圖中的lens部分(有簡化)就是現代特指的x光鏡頭

貌似是東芝的intensifier,接了一個X-ray鏡頭和ccd成像裝置——早期多採用ccd

所以X光鏡頭是針對單一波長可見光,物距、像距都非常小的情況下使用,不是用於匯聚X光,也不能無限遠成像。

確實扯的有點遠了。


看了前面的一些答覆,特別是高贊和「專業認證」的,裡面有很多信息是不對的,加上其對這個行業內的人員頗有微詞,比如認為做這個人都比較能裝,而且認為幾個小時就可以對這個行業有一定的認識,我突然覺得自己這麼多年白混了。

情急之下,所以花了一下午的時間,簡單講解了整個X射線的光路到膠片的所有環節,設備和相關的系統,搭建了一個整體的框架,寫的過程中很多東西都是淺嘗輒止,因為一個是個人能力有限,但也有一旦展開根本就收不住,而且寫了我也覺得大家不一定能理解,最主要的是寫的過程中,還給自己挖了無數的坑。

所以請各位,或者自覺了解的人看下,能看懂的可以查漏補缺,想了解更多,能按圖索驥,看不懂的你也別罵街,這個行業面上很簡單,就一張膠片,但後面卻有一整個非常龐大的行業在支撐。其他人真的不是不和你說,而是真的不是這個行業內,說了對你也沒用,或者你也理解不了,我總不能有個人問曝光劑量多大算大,我就要從康普頓效應開始講起吧。

各位若覺得不爽,那就等你懂了一些再來罵吧,畢竟回答中說到的每一個點,你要是學深了,學精了,你就是大神一個,不愁找不到工作,我也佩服並虛心請教。

本人小學生一枚,與大家共勉。下面就是正文了


整個X射線的基本光路如下面圖所示(原諒我的靈魂畫手,和左下角的草紙內容),我也將按照這個系統來講解整個X射線設備(主要是靜態的DR設備)的工作流程。

首先X射線產生的主要部件是高壓發生器和Tube。高壓發生器通過逆變整流,將工業電網/或市電,轉換為直流電,一般醫用(除乳腺)X射線系統管電壓會在45kv-150kv之間任意設置。電壓通過高壓電纜,載入在Tube兩端,從而在陰極產生高速電子流,轟擊到陽極的旋轉靶面上,產生X射線。這其中的設備,高壓發生器,Tube,遮光器等有很多設備和組件,曝光時如何選用合適KV mas,甚至旋轉陽極的靶面的大小,材質等等,都可以洋洋洒洒說很多,以後再細說吧(坑1.)。

前面高贊的回答中提到了出射的X射線經過人體後,會通過Grid。而片夾本身沒有Grid,這個是沒有問題。只不過Grid的中文名稱叫濾線柵,你用「柵格」或者濾線器是搜不到這個東西的。其功能不是減少出射線的散射,而是減少感光材料接收到散射線的。(X射線的光路上還有一個組件叫濾線片(Filter),那個也不是過濾散射而是用來過濾軟射線的,至於什麼是軟射線...另一個故事)。因為X射線在穿過人體時,會產生很多的散射線,而濾線柵是連續的排布緊密的鉛條,鉛條與鉛條之間依照不同的工藝(價格),使用鋁或碳纖維填充,X射線通過濾線柵的時候,可以保證同一方向的射線可以通過,而散射線則被鉛條吸收掉。濾線柵不同規格尺寸很多,使用上有要求,同時對圖像質量和劑量影像很大,這裡不展開說了,或者安排以後安排專們的文章來說吧(坑2.)。

經過了Gird收拾的X射線,會經過AEC,這個是英文Auto Exposure Control的英文縮寫,其實他是屬於發生器的組件,來控制發生器曝光截止的。當累積的X射線劑量達到成像設備的要求,就會自動截止曝光。這個有的系統為了節省成本,不會加裝,而目前新的技術已經可以將這個功能集成進數字平板中(後面會細說),所以不展開了(坑3.)。

這個時候X射線終於來到了我們成像的部分。

出射的X射線具有熒光性,他會在感光材料上形成影像,這樣就可以通過熒光屏,或者膠片上看到圖像了。但是這已經是很原始的方式,很早就已經不再使用,我就順著這個光路繼續來說現在的技術和解決方案。

在熒光屏之後,人們開始使用膠片來承載圖像。膠片一般兩種,藍片和綠片,主要成像物質是溴化銀,目前逐漸減少了。

緊接著發展起來的是CR,CCD了(就是高贊答案中的設備,那個的確是個大相機)。而目前的主流和趨勢,是數字平板探測器,就是每次去醫院,醫生和你說的,「去拍張DR吧」。

DR其實主要指的就是成像設備是數字平板探測器,就是高贊那個漂亮小女生的手下面按得黑色的東西。

DR的英文全稱是Digital Radiography數字化X射線,他是通過數字平板將X射線間接/直接轉化為數字圖像的技術和設備。其實,CCD也是DR的一種,只不過已經逐漸被數字平板取代了,而且圖像也比較容易甄別。

CCD

DR圖像

而平板探測器就是一個很龐大的技術集合了,是整個X射線系統的核心組件,之前一直被國外廠商把控,不過最近幾年國內也出現了3家主流的平板探測器廠商,才將以前的暴利設備降到了合理的價格區間。

平板探測器主要有非直接成像和直接成像兩種。

早期的數字平板,是非直接成像,他需要將入射的X射線能量轉換為可見光,再將可見光轉換為數字信號。基本情況是這樣的,首先是覆蓋一層閃爍發光晶體,主要材料是碘化銫,依據X射線的熒光特性,通過晶體的時候,X射線就轉換為可見光了。隨後就有兩種方式來承接可見光,一種就是那個大相機了,傳統的CCD,另外一種就是這層轉換材料下,通過薄膜非晶硅製成的光電二極體,將可見光轉換為數字信號。

CCD懶得找了,侵權我隨時刪掉

另外一種成像就是直接轉換了,基本原理就是通過非晶硒塗抹在薄膜晶體管上,X射線通過是直接轉換為數字信號。

還有CMOS探測器等,先不提了。

上面的描述很簡單,但是每一環節都有非常高的技術要求和經驗約束,設計製造非常的困難。在我的行業經驗下,對於平板探測器廠商來說,每走一步前面處處是坑啊。至於這裡面更多的細節和內容,比如每種材質的區別特性,如何評估探測器的成像質量,產品的新技術,新功能等等等等,每一條展開都可能萬字長言,也不展開說了。

當然科技在不斷進步,目前也有諸如光子計數器探測器,可以得到更好的圖像,這就屬於另一個故事了,而且因為成本和工藝的問題,尚未真正的產品化,不過這非常可能是未來的趨勢,如果有時間,這部分到可以細說下。

接下來,被轉換為數字信號後,終於變成「0,1」了,就可以通過光纖,網線,無線連接傳輸到電腦中,此時就到了另一個大的體系中,就是採集/診斷系統中了。這套系統需要符合DICOM標準,融入到醫院的信息管理系統(HIS),放射科註冊管理系統(RIS)。系統的核心技術是圖像處理,對採集上來的圖像進行圖像識別,裁剪,去柵,降噪,增強等等等等,同時依照DICOM協議,生成符合標準的圖像,並將圖像傳輸到PACS系統留存,並通過診斷工作站進行閱片,診斷病情,編寫報告等。

實際上你拿到的報告和膠片只是整個系統運行到最後的「最無關緊要/簡單」的輸出了,他是由前面所有描述的技術,設備,軟體所支撐起來的。在這個基礎上,有無數的軟體核心技術,比如說用於膝關節,髖關節置換需要的拼接圖像(這裡又涉及到超常規尺寸的平板),雙能技術,用於血管造影的DSA技術…(說到這,想起來還有數字胃腸,手術室小C,中C,大C設備沒有說,我的天啊),這裡擴展講出來,又是一個無底洞了,要剎不住車了,不能再挖坑了,感覺自己在前面挖了無數的坑......

就到這裡吧,看懂看不懂,或者你想再看什麼,和我說好了...

另外,注意,請勿轉載或挪作他用,謝謝!


傳統x光檢測的方法是照相底板法,使用特殊膠片,尺寸大,放到攝影底片的尺寸裡面屬於大畫幅,大部分醫院使用這種。後來出現更容易數字化的x光數位影像板(即問題提到的富士推出的cr技術)。

ct本身就是計算機斷層掃描,所以ct本身就是數字技術而不是膠片技術。

而現在醫院所有x光都可以列印底片,就是膠片的列印技術,將數字化圖像列印到膠片上,分為乾式膠片、熱敏式膠片、噴墨式膠片。

醫用乾式膠片、熱敏膠片、噴墨式膠片,哪種比較好呢??

www.zhihu.com圖標

關鍵詞:列印

不是膠片成像,是激光印表機用逐行掃描照射的方式列印的。(奇怪,怎麼說列印兩個字的時候,莫名地爽)

DR或CT的圖像是數字式的,其中CT圖像是電腦根據各放向的阻光值算出來的。

然後,就像列印照片一樣列印出來。為什麼打在膠片上?因為膠片比相紙能顯示更豐富的灰階,同時,透光式的讀圖方式,利於拉申伸灰階的兩極範圍(重點)。

說是激光印表機,其實,有一部分是熱敏機沒有激光,愛克發和索尼喜歡用。含有熱敏變色墨囊微球的膠片通過一個線形熱敏電阻陣,逐行形成圖像。

醫用激光膠片印表機分干、濕兩種:乾式直接出片,比較方便,是目前最常見的激光列印方法(打完就不管了)。濕式列印完要通過顯影定影過程,比較麻煩(相當於打完再扔河裡),但圖像比乾式的漂亮,層次豐富。


父親是某醫院放射科主任。我從小看過不少相關的書籍。高贊答案說得差不多了,我憑印象補充一些額外的知識。不得不說書上能看到的東西比網上的要多不少。

先來說說常規X線攝影。常規X線攝影俗稱「拍片」。模擬時代的X線常規攝影,記錄影像的介質確實是銀鹽膠片。X線由X射線管產生,透過被攝物體被不同密度的組織吸收一部分後,投照在介質上,介質感光形成潛影。經過複雜的沖洗工藝得到診斷用的膠片。

與外行人的直覺不太一樣的是,使膠片感光的並不完全是X射線。X線片盒內部兩面都貼有硫化鋅或硫化鎘製成的熒光屏,熒光屏受X線激發會產生可見熒光,參與膠片形成潛影的過程。如此一來極大提高了感光效率,可以用更少的X線劑量得到質量更高的診斷用影像。片盒內部的這兩塊熒光屏因此又得名「增感屏」。

常規X線攝影數字化的初期,成像思路與傳統的膠片攝影沒有太大的區別——膠片與片盒的組合換成了可以形成潛影的IP板。IP板仍然屬於模擬介質。IP板在激光的照射下下形成熒光影像,被掃描儀掃描輸入計算機,成為數字化影像。這就是以前所說的CR設備。CR設備僅僅完成了介質到拷貝的數字化,實際運用起來相當繁瑣。隨著直接探測器技術的成熟,DR設備應運而生,X線投照到探測器上直接進行光電轉換,直接輸出數字影像。在常規X線攝影的演進過程中,成像時間從數百分鐘縮短到數十分鐘,再縮短到數十秒,膠片也從核心感光介質變成了拷貝記錄介質。

再來說說透視檢查。

相比常規X線攝影,透視設備並不使用膠片作為核心成像介質。胃腸機整合了點片機,方便操作技師在進行胃腸檢查時用膠片記錄影像。

一開始,X線透視設備使用熒光屏成像。但熒光屏的亮度實在太低,只有0.08cd/m2(滿月時的照度為0.14cd/m2),一方面不便觀察,另一方面X線劑量要足夠高才能激發一定亮度的熒光,過於浪費。上世紀50年代中期,影像增強管問世。,這兩個問題得以從根本上解決。影像增強管可將輸入屏(碘化銫製成)上的亮度增益數千倍,最大增益可達12000倍,方便觀察的同時大大降低了被檢人員所承受的X線輻射。影像增強管大大提高了圖像輸出亮度,因此可以與閉路電視系統配套,在明室下使用顯示器進行觀察成為了現實。配合分光系統接入電影錄像機還可製作膠片動態拷貝。

如今,同樣的,透視設備所使用的感光介質被數字探測器所取代。

CT從一開始使用的就是數字探測器。探測器與X射線管相對安裝,曝光時探測器圍繞人體Z軸旋轉360度收集到的曝光數據,進行一系列數學變換就能得到我們所見到的體層圖像。Z軸方向上收集到的層數足夠多(也就是切片越薄),就能夠進行任意方向上的重建甚至是三維重建。螺旋CT的不斷演進使得重建手段越來越豐富,應用範圍越來越廣泛。

而膠片,在影像學設備全面數字化的今天如只作為影像的拷貝介質,將影像載入其中交給患者。膠片也從最開始的濕式膠片演進為如今廣泛使用的乾式膠片。濕式膠片要在暗環境中用藥液顯影、定影、洗滌、乾燥製成成品拷貝,而乾式膠片的「列印」無需液體參與,隨打隨取。


推薦閱讀:
相关文章