X线摄影的影像信息接收器——屏-片系统
X线摄影的影像信息接收器——屏-片系统
  • 医学影像
  • 2012-06-29 15:51:27
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  • X线透过被照机体时,因机体的吸收、散射而减弱,透射线仍按原方向直进,作用在某种接收介质上,从而转换形成X线影像。屏-片系统,即增感屏与X线胶片的组合系统,就是这种常规X线摄影中的接收介质(影像信息接收器)。

    X线透过被照机体时,因机体的吸收、散射而减弱,透射线仍按原方向直进,作用在某种接收介质上,从而转换形成X线影像。屏-片系统,即增感屏与X线胶片的组合系统,就是这种常规X线摄影中的接收介质(影像信息接收器)。屏-片系统中的X线胶片含有卤化银感光材料,是X线影像记录的载体;而增感屏受X线照射激发荧光,对胶片产生增加感光的作用,可大大减少X线曝光条件。屏-片系统的工作原理是:透过机体的X线到达增感屏的荧光体层,激发荧光体发出荧光,并将荧光强度分布传递给X线胶片;X线胶片感光乳剂层中的卤化银受荧光照射发生光化学反应,形成银颗粒分布的潜影;再经显影加工处理,潜影转变为可见影,形成模拟X线影像的X线照片。

    一、X线摄影用胶片

    X线摄影用胶片使用银盐感光材料,其结构主要由感光乳剂层、片基和附加层构成,为双面涂布型胶片,其种类繁多,分类方法也各异。在此,只介绍与摄片条件和冲洗密切相关的两种分类方法。

    1.根据胶片的吸收光谱范围(感光度),X线摄影用胶片分为感蓝胶片和感绿胶片。

    感蓝胶片是配合发蓝色荧光增感屏使用的胶片,其感光乳剂中未添加色素,固有感色是蓝色,也称色盲片,其吸收光谱的峰值约为420 nm。感蓝胶片又可分为标准感度胶片和大宽容度胶片。标准感度胶片是通用型胶片,适用于大部分的一般摄影,性能适中,低灰雾、高对比,可同时适用于手工冲洗和自动冲洗。大宽容度胶片中速感光、对比度相对较低,但可呈现出一个大宽容度的密度范围,曝光条件允许有较大的通融性,适用于腹部及胸部摄影。

    感绿胶片是配合发绿色荧光增感屏使用的胶片,其感光乳剂中加入某种色素(如碳菁),使乳剂的吸收峰值移向绿色波长范围,吸收光谱的峰值约为550 nm,极大地提高了感光度。感绿胶片又可分为普通感绿胶片和T颗粒胶片。T颗粒胶片是一种新型乳剂颗粒的X线胶片,将三维的马铃薯状卤化银颗粒(普通胶片)切割成扁平状,以预期的方式排列,并在乳剂中加入防止交叠效应的染料,使影像清晰度大大提高。目前,普通感绿胶片已逐渐被T颗粒胶片取代。T颗粒感绿胶片比感蓝胶片具有更高的感光度,在相同条件下,能有效地缩短曝光时间和降低摄影的X线剂量。

    2.根据胶片的冲洗方法,X线摄影用胶片又分为高温快显型、普通型和通用型胶片。

    高温快显型胶片适合高温下自动洗片机冲洗,普通型适用于常温下手工冲洗,通用型适用于上述两种冲洗方法。高温快显型胶片除要求高温冲洗时灰雾度不能超过常温冲洗外,对胶片的理化性能也有一定要求:

    (1)熔点较高,以免在高温情况下引起脱膜;

    (2)含银量低,薄层涂布,加工时药液易于渗透、扩散,缩短冲洗时间;

    (3)片基机械强度高,柔软度好,在高温机械传输胶片过程中不易撕裂和脱膜,另外还要求吸湿性小,易于干燥。

    另外,在X线胶片的包装盒上,也有感光速度标记,如国产胶片的Ⅰ型(感光速度标准为30~50)和Ⅱ型(感光速度标准为50~70)、日本富士胶片的RX和RX-S(高感光度)、美国柯达胶片RP和R(高感光度)。胶片也有一定的规格尺寸,常见5×7、8×10、10×12、11×14、12×15、14×14、14×17(单位均以英寸表示),实际中根据临床病例特点和摄片部位酌情选择。

    二、增感屏

    医用增感屏是X线摄影不可缺少的重要器材,与X线胶片匹配使用,能使穿透机体的X线转变成使胶片感光的荧光(可见光),提高胶片X线感光的效率。经测定,X线片上形成的光密度影像中,95%以上是由增感屏上的荧光物质将X线能转化为荧光光能后对胶片感光所致,而仅有不足5%的光密度影像是由X线直接感光形成的。因此,增感屏的使用不仅极大减少了X线的辐射损害,而且进一步拓展了X线摄影的检查手段和应用范围。增感屏主要由保护层、荧光体层、反射层或吸收层和基层等4层结构组成,分前屏和后屏,分别黏贴于片盒的前、后面的内侧;两屏的荧光体层相对,中间放置胶片。前屏荧光物质涂层薄,便于X线到达胶片和后屏;后屏荧光体层厚,成像清晰度差,但在基层衬有一层铅箔,用以吸收反向散射,提高清晰度。因此,片盒内增感屏的前、后屏黏贴不能颠倒。目前有的增感屏已不分前、后屏,使用时要细致区别。

    1.增感屏的分类

    按荧光物质分类,增感屏可分为钨酸钙增感屏和稀土增感屏:

    (1)钨酸钙增感屏为标准通用型增感屏,其荧光体为钨酸钙(CaWO4),发射光谱在350~560 nm,峰值在420 nm左右,与感蓝胶片匹配使用。钨酸钙增感屏受X线照射激发出可见的蓝紫色光,具有发光效率稳定、照片噪声少等较好的成像性能,但X线光子的吸收效率(发光效率)和荧光转换效率(增感效率)较低。

    (2)稀土增感屏使用由稀土元素组成的“赋活型”荧光体,对X线光子的吸收率高、发光效率高和增感作用强,能有效降低X线的辐射剂量,但X线片的噪声增多。稀土增感屏又分为两类,一类是发光光谱在蓝紫色光区(峰值420 nm),与感蓝片匹配使用;另一类是发光光谱在黄绿色光区(峰值550 nm),与感绿片匹配使用。目前最常用的稀土增感屏为氟氯化钡/铕(蓝光)屏和硫氧化钆/铽(绿光)屏。按增感效率分类,增感屏可分为低速增感屏、中速增感屏和高速增感屏:

    (1)低速增感屏荧光物质颗粒细小、涂层薄,增感效率低,但荧光扩散小,影像清晰度高,常称为高清晰度屏。

    (2)中速增感屏荧光颗粒和涂层厚度适中,既有足够的增感效率,又有良好的清晰度,通用性强,广泛用于各种摄影;标准屏采用的是中速钨酸钙屏。

    (3)高速增感屏荧光颗粒粗大,涂层厚,增感效率高,但因荧光扩散严重和照片噪声增加使影像清晰度变差。

    2.增感屏对X线影像质量的影响

    (1)提高了X线胶片的感光效应胶片上接受的曝光量是由穿过机体后信息射线和被其激发的荧光共同组成的。因胶片对荧光的敏感性高于X线,所以,增感屏的使用不仅提高了X线胶片的感光效应,大幅减少了X线辐射剂量,为拍摄高密度和厚部位的组织提供了条件,而且缩短了曝光时间,对活动性器官和不配合的病例减少了运动性模糊。此外,还延长了球管的使用寿命;扩大了小容量X线机的使用范围。

    (2)增加了X线片影像的对比度用增感屏摄影所获得的影像对比度远高于无屏摄影,其原因可能与胶片对X线光子和可见光子能量的吸收过程不同有关。特别是在低管电压投照时,影像对比度增加更为明显。

    (3)降低了X线片影像的清晰度使用增感屏的主要弊端是降低了影像的清晰度,分析其原因主要在于荧光扩散效应、X线斜射效应、屏片密着不良和增感屏噪声等方面。

    三、屏-片系统对曝光条件选择的影响

    X线摄影时,仅知道X线胶片感光度和增感屏增感效率是不够的。片-屏系统的组合和匹配也是极其重要的。组合速度(或系统速度)是决定临床病例所需曝光量的必要因素。

    1.感光效应公式

    使屏-片系统产生的感光效果称为感光效应,用E表示。感光效应受诸多因素的影响,可近似地用下式表示:


    从感光效应公式可以看出,X线胶片的感光度和增感屏增感效率与感光效应成正相关,而X线胶片和增感屏的规格尺寸(照射野面积)与感光效应成负相关。这就要求我们在选择曝光条件进行X线检查时,除了充分考虑所使用的X线胶片和增感屏类型外,还要尽可能确定投照部位,缩小投照区域。

    2.屏-片系统对曝光条件选择的影响

    根据X线胶片的感光度和增感屏的增感效率,二者的组合系统必须匹配。目前,各生产厂商的速度标记各异,在购买时一定要咨询确定,以获得准确的系统速度信息。对于既定的病例投照,在其他条件都相同的情况下,所需要的曝光条件按以下顺序递减:无屏胶片>低速钨酸钙增感屏-感蓝胶片>中速钨酸钙增感屏-感蓝胶片>高速钨酸钙增感屏-感蓝胶片/稀土增感屏-感蓝胶片>稀土增感屏-T颗粒胶片。对X线机容量相对较低的设备,推荐使用尽可能快速的屏-片系统。但又受成像性能和影像质量的影响,还要立足于病例特点和冲洗方法酌情选择。

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    [6] Lavin L M.Radiography in Veterinary Technology(4th Edition).Philadelphia:W B Saunders,2007

    本文作者

    谢富强

    北京小动物诊疗行业协会监事,中国农业大学动物医学院副教授,中国兽医影..
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