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當前位置:電子發(fā)燒友網(wǎng) > 圖書頻道 > 儀器 > 《醫(yī)學影像設備》 > 第8章 醫(yī)學影像的顯現(xiàn)、記錄與通訊

第3節(jié) 以感光膠片為載體的影像記錄存儲形式

醫(yī)學影像信息的記錄存儲大致可以分為模擬信息和數(shù)字技術信息2種形式。數(shù)字技術近年來已經(jīng)開始進入醫(yī)學影像的記錄存儲領域,但目前還遠沒有普及到基層醫(yī)療機構。以模擬信息形式記錄的醫(yī)學影像方法多種多樣,且均比較成熟,其中以感光膠片記錄存儲影像的方式最為典型,并是最為重要且被廣泛采用的一種形式。此外諸如醫(yī)學超聲成像儀中常用的波拉一步成像照相機(采用一步成像照相紙)、記錄連續(xù)活動影像(如彩色超聲血流圖和X線電視造影系統(tǒng))的模擬磁帶錄像機(記錄在模擬錄像磁帶上),以及其它的熱敏、噴墨打印方式等,由于其記錄的影像質量不高、像素較少、使用范圍不廣泛等原因,只能做為影像記錄存儲的輔助手段。所以無論是模擬技術還是數(shù)字技術形式,以感光膠片記錄存儲影像的方式,目前無疑仍然是這一領域的主流。
    感光膠片的應用較之X線的發(fā)現(xiàn)要早,自從世界上第一張醫(yī)用X線照片誕生以來,膠片記錄存儲影像的形式便融匯進100多年醫(yī)學影像的發(fā)展歷史之中。據(jù)統(tǒng)計,目前各種醫(yī)學影像信息仍有70%以上是采用以膠片為載體來記錄存儲的。它幾乎運用于任何一種醫(yī)學影像的成像記錄方式,遍及各種層次的醫(yī)學科研及治療機構,其特點為:①初期投資少,易被接受,便于普及;②應用歷史悠久,技術成熟可靠,操作簡單;③分辨能力很高,可達30~50LP/mm(線對/毫米),影紋影調細膩,像素極多,信息含量巨大;④以膠片記錄的影像內容,可以經(jīng)過幾至幾十倍的光學放大,依然能滿足人眼的直視分辨力要求;⑤影像形成直觀,可在燈光、自然光等極簡便的條件下直接閱讀,而無須借用任何專用設備儀器。當然應用膠片記錄存儲影像也有著以下突出的缺點:①耗費金屬銀,制作和沖洗過程中會給環(huán)境帶來污染;②影像記錄存儲的單幅價格較高;③占據(jù)空間多,易霉變、褪色和薄膜剝落,保存期限較短;④存儲成本高、管理困難、檢索亦不便利;⑤難以對影像進行后期加工處理等。
    一、感光膠片的結構
  用于醫(yī)學影像記錄的感光膠片從結構上區(qū)分有2種類型:單面涂布感光乳劑層型和雙面對稱涂布型。前者用于除X線以外的信息媒體,如:可見光、紅外線、電子束等;后者主要用于X線直接攝影成像。由于X線的穿透能力非常強,采用雙面涂布感光乳劑的X線專用膠片,可以成倍地提高信息的轉換效率,讓透過膠片的X線在另一面增加一次曝光過程,從而提高膠片的感光度,或者可以相應地降低X線的劑量。
  1.片基
  膠片的結構斷面如圖8-3所示。 
 



圖8-3 感光膠片的斷面結構

  它的物理支撐基礎是片基,起著支持感光物質的作用。片基常以醋酸纖維、滌綸等為原料,厚度在0.15~0.30mm之間,呈現(xiàn)透明、淺灰或淡藍色。片基的厚度和材料通常決定了膠片的機械強度(越大越好)和干、濕條件下的形變量(越小越好),由于醫(yī)學影像記錄所用的膠片多為大型散頁膠片形式(也有時采用膠卷形式,如SEM攝影和紅外線成像記錄等),所以與日常攝影用膠卷不同,其片基厚度較大,機械強度也大。
  2.乳劑層
  這是膠片實現(xiàn)感光作用的主要結構,所以是感光膠片中最重要的成分。它由明膠與對光線敏感的溴化銀(也可以含有碘化銀、氯化銀等銀鹽)等物質組成。因為各種感光銀鹽都不是溶于水的物質,不便于直接涂布到片基上,但在水中加入適量的明膠,就能使銀鹽形成永久性懸浮狀態(tài),并易于涂布。由于這種混懸膠液呈淡黃色牛乳狀,故稱為乳劑。將乳劑均勻地涂布在片基上,干燥后便形成乳劑層。又因它具有靈敏的感光能力,也稱為感光膜。感光乳劑中的銀鹽都是金屬銀與鹵族元素化合而成,鹵化銀具有遇光(或放射線等)可產(chǎn)生分解的性能,在光的作用下產(chǎn)生銀離子而形成潛影,再通過顯影過程可還原出更多的銀原子。這樣,在均勻涂布的鹵化銀乳劑層中,由于遭受的光線或其他放射線照射量的分布不同,也就形成了黑化程度不等的平面影像。明膠除了上述融合懸浮鹵化銀顆粒的作用之外,還能部分地參與感光作用。由于它以動物皮、骨中的膠質蛋白為主要成份,故也成為膠片在適當?shù)臏囟群蜐穸葪l件下易于霉變的根本原因。乳劑層的厚度約在0.01~0.05mm之間。
  3.結合層、保護層及防光暈層
    結合層處在片基與乳劑層之間,作用是把乳劑層牢固地粘附在片基上。而保護層處于膠片的最表面,作用是防止因摩擦而產(chǎn)生傷痕和靜電。兩者的厚度大約為0.001~0.002mm。對于直接感受X線的膠片,其結構為對稱的雙面涂布型;而對于感受可見光或其它媒介的膠片,結構則為非對稱的單面涂布形式。為防止光線在穿越片基時,在片基底部與空氣的交界面上產(chǎn)生反射而造成漫射光暈,片基的背面多涂布有某種顏色的防光暈層。防光暈層常以某種染料為主要成份,它在膠片沖洗的過程中極易溶解于沖洗液中的亞硫酸鈉,因此在未經(jīng)沖洗的膠片背面有時可以看到某種顏色,而沖洗后的膠片則呈現(xiàn)為片基自身的透明色澤。
 二、感光膠片的主要性能
 ?。保z片的透光率、阻光率與密度的關系
  記錄著信息的膠片在經(jīng)過沖洗以后,所形成的影像是通過入射光線經(jīng)過膠片上不同密度像素的透射光強度發(fā)生變化來反映的。因此,形成影像像素的透光率與阻光率有如下關系:
                透光率=透射光強度/入射光強度
                阻光率=入射光強度/透射光強度
  透光率與阻光率兩者互為倒數(shù)關系,將阻光率的對數(shù)定義為密度,以符號D表示,則透光率、阻光率與密度D之間的對照關系可見表8-1。
              
表8-1 透光率、阻光率與密度D的關系

透射百分比(%)

透光率

阻光率

密度D(或阻光率對數(shù))

100

1.0

1

0.0

50

0.5

2

0.3

25

0.25

4

0.6

10

0.1

10

1.0

1

0.01

100

2.0

0.1

0.001

1000

3.0

0.01

0.0001

10000

4.0

0.001

0.00001

100000

5.0

影像密度D之所以取為對數(shù)值,原因有三:①便于用較小的刻度來表示一個很大的數(shù)值差,如密度1(透光率為1/10,對應阻光率為10)到密度2(透光率為1/100,阻光率100),其光的透光率變化之比為10倍,而密度值相對只變化1倍;②眼睛對光強度差別(透光率或阻光率的變化)的生理辨別能力也呈對數(shù)規(guī)律反應,符合人眼的視覺印象習慣;③密度相加或膠片像素重合時,也遵循對數(shù)規(guī)律。
 
圖8-4 膠片的H-D曝光特性曲線
    2.膠片的H-D曝光特性曲線
  導致膠片上形成影像密度D不同的根本因素,是由于該處所接受光照強度與曝光時間的乘積的變化,將這一因素也取其對數(shù),稱作為曝光量,以H來表示。曝光量H取對數(shù)的原因是為了與密度值D相對應,便于以曲線的形式直觀地表示兩者間的對應關系。如圖8-4。感光膠片的H-D曝光特性曲線由足部、直線部、肩部和反轉部組成。
 ?。?)足部(A-B段) 特性曲線開始部分,密度的變化與曝光量的增加進展平行,達到一定曝光量之后,曲線開始沿弧形緩慢上升,此即足部(或稱趾部)。足部密度的上升與曝光量不成比例,曝光量增加很多,密度只有較小的增加。此段在照片影像上的反映是感光不足,分辨困難。膠片對光線照射開始產(chǎn)生密度反應的這一點稱為初感點(A)。膠片感光速度越快,曲線越靠近坐標。特性曲線起始點的密度并不是零,未經(jīng)感光處,顯影加工后也有密度,此為膠片的本底灰霧。
    (2)直線部(B-C段) 此部密度與曝光量的增加成正比,密度差保持一定,曲線呈近似直線上升。它是整個特性曲線中的最佳曝光區(qū)域,是任何膠片成像記錄中力求充分利用的部分。
    (3)肩部(C-D段) 這一段密度隨曝光量的增加而增加,但不成比例,即曝光量增加很多,密度上升不大。此部在照片影像上反映為曝光過度。
    (4)反轉部(D-E段) 此部曝光量增加,密度反而下降,影像呈逆轉現(xiàn)象。照片影像產(chǎn)生逆轉現(xiàn)象的原因是潛影溴化的結果。此即當曝光量超過一定數(shù)值之后,鹵化銀在光化學反應中產(chǎn)生大量的鹵族元素,不能全部被明膠吸收,剩余的鹵族元素又與潛影的組成物質銀重新化合,成為鹵化銀。這些鹵化銀包圍了潛影,結果形成了一層保護膜,使?jié)撚安荒芘c顯影液接觸,顯示不出銀影來,于是就產(chǎn)生了曝光量增加,而密度下降的逆轉現(xiàn)象。
  3.膠片的感光特性
    H-D曝光特性曲線可以提供膠片的感光度、灰霧度、反差系數(shù)、平均斜率、寬容度等參數(shù),用以表示膠片的感光性能。
    (1)灰霧度(D0) 感光材料未經(jīng)曝光,而顯影加工后產(chǎn)生的密度,稱為灰霧度或本底灰霧。它由乳劑灰霧和片基灰霧組合而成,可由密度計直接測量得到。片基灰霧是指膠片不經(jīng)顯影,直接在定影液中處理,將鹵化銀全部溶解之后的密度,可直接用密度計測量。乳劑灰霧,是乳劑制作中為謀求高感度不可避免的結果。制作高感度膠片須使感光中心接近顯影中心,帶有這種感光中心的溴化銀結晶,即使不經(jīng)曝光,在顯影加工時也會還原成銀。這種較大的感光中心稱為灰霧中心。灰霧度的大小取決于乳劑中灰霧中心的密度。乳劑灰霧不能直接測定,但可通過本底灰霧減去片基灰霧得到。膠片的感光速度越高,乳劑灰霧也越大。
 ?。?)感光度(S) 表示膠片或感光材料對光或某種射線的敏感程度,也即膠片在達到一定密度時所需曝光量的倒數(shù):
                        S=K/Hn
  其中K為某一常數(shù),Hn為膠片在本底灰霧D0的基礎上增加的一定密度Dn所需要的曝光量,Dn的取值根據(jù)不同用途的膠片一般在0.1~1.0之間,例如X線膠片的感光度:
                   S=K/H(D0+1.0)
  感光度S通常是為了給使用者提供一個曝光參考值,精確的感光度定義會對各種使用條件和膠片沖洗條件作出嚴格的限制,因為沖洗條件(配方、溫度和顯影時間)會改變感光度;膠片隨著保存期的延長,感光度也會發(fā)生變化(下降);更重要的是曝光所用的光線或射線的波長不同時,膠片也會呈現(xiàn)出不同的感光靈敏度,例如同一種膠片對于熒屏上的可見光成像與在日光下成像以及在X線照射下直接成像,會表現(xiàn)出各種不同的感光度。
  (3)反差及反差系數(shù)(γ) 被記錄對象的明暗差別,稱為景物反差。照片影像呈現(xiàn)的黑與白之間的對比,稱為影像反差。被拍攝下來的景物反差與經(jīng)顯影加工后的影像反差,往往不一定相同。為了在數(shù)量上表示兩者的關系,通常用反差系數(shù)(γ)表示:
                            γ=影像反差/景物反差
    影像反差選取膠片所成影像中兩種密度之間的差異,如DC-DB;而景物反差也選取對應上述兩點,景物向膠片提供曝光量的差異,如HC-HB,因此:
對照H-D曝光特性曲線可以看出,γ值實際上等于B、C兩點的連線與坐標橫軸所形成的夾角θ的正切值:
                         γ=tgθ
  (4)寬容度(L) 指膠片能按照比例記錄對象本身反差的能力范圍,實際上這也是H-D特性曲線中直線部分所對應的曝光量范圍。寬容度越大,能允許的曝光量誤差越大,寬容度過小不易控制合適準確的曝光量。一般反差系數(shù)γ值大的膠片,其寬容度會較??;反之寬容度較大,其原理可以從特性曲線中分析。
    (5)最大密度(Dmax) 對于任何一種膠片或感光材料,其密度上升到一定程度,都不會再因曝光量的增加而繼續(xù)上升,此時的密度值(特性曲線的最高點D)稱為膠片的最大密度。不同類型的膠片或感光材料,其Dmax數(shù)值也不相同,這是由膠片設計者根據(jù)用途而定的。
  4. 膠片的其它性能
 ?。ǎ保└猩匦浴∧z片對不同顏色(實際上是不同波長)的光線的敏感程度稱為感色特性。單純溴化銀乳劑的感色范圍,大都局限于藍色、紫色和紫外線區(qū)域,此區(qū)域被稱為“固有感色波長域”。具有這種感色性的膠片,被稱為色盲片或藍敏片。直接X線攝影用膠片多為色盲片,感光色譜范圍約在390~500nm,對X線也可感光,但感光度會較可見光下降許多。在上述單純溴化銀乳劑中加入某種色素(光學增感劑)之后,就可能改變其感色性能。如配合綠色增感屏使用的感綠X線膠片,為提高其對黃綠色熒光的敏感度,在加入碳菁色素后,膠片的吸收光譜的峰值推向黃綠色(550nm),此類膠片稱為正色片,還適合與X-CT、MRI中多幅照相機對顯示屏的成像。 

圖8-5 不同膠片的感色光譜曲線
普通民用膠卷的乳劑中加有對全部可見光中的色光敏感的色素(如二碳菁),其吸收光譜的峰值可推向650nm,使乳劑感色性擴展到紅色光線,故稱全色片。但對于已開始普遍用于醫(yī)學影像記錄的激光成像機,由于采用激光器的波長不完全一致(如820nm、670nm),就要選擇感色性與之相匹配的特種激光膠片,注意不可混用。圖8-5為3種膠片的感色光譜曲線圖
    (2)顆粒性 膠片經(jīng)曝光、顯影加工后,形成影像的銀粒粗細及分布狀態(tài)為顆粒性。表示顆粒性的量度值為顆粒度。顆粒度大的膠片,其影像顆粒粗糙且分布不均勻,呈現(xiàn)明顯的顆粒狀態(tài)。一般來說,X線照片影像的顆粒度相對較大,其主要原因是受量子斑點、增感屏結構斑點的影響,對用于直接觀察的X線膠片本身來說影響極小,因為它的顆粒度遠非是人眼所能分辨的。顆粒度的大小與膠片上所包含像素的多少有著直接的聯(lián)系,膠片上所具有的像素含量是數(shù)字記錄方式遠遠不可企及的。
    (3)分辨力 膠片記錄被攝體細節(jié)的能力,稱為分辨力或解像力,以每毫米長度內可以分辨、記錄出多少線對(LP/mm)來表示。分辨力高,說明這種膠片對被攝體細節(jié)的記錄表達能力高。通常膠片的分辨力可以達到很高的水平(50LP/mm),這是任何一種影像終端顯示方式(如顯示器、打印機等)所不能比擬的。膠片上實際記錄影像的最終分辨力下降多少,僅受限于中間成像裝置的影響,如屏-片X線成像體系的增感屏、多幅照相機中的顯示器分辨力和光學鏡頭分辨力、激光成像機中的掃描線數(shù)等。
    三、以膠片記錄醫(yī)學影像的常用方法
 1.對非可見的信息載體直接曝光成像
  這種記錄方法主要是將感光膠片放置在高能射線的傳輸通道上,讓攜帶信息的高能射線(如X線、電子束、γ射線及其他高能粒子等)直接轟擊在膠片表面,使其曝光成像。如前所述,感光膠片對可見光譜內的光線呈現(xiàn)較高的感光靈敏度,必須將正常的感光膠片乳劑予以針對性地施加(增加)色素后,才能使膠片更有效地記錄非可見光��電磁波(或粒子)。即便如此,膠片的感光度也會有所下降,其能量利用效率通常不高。具體應用實例為透射式電子顯微鏡的電子束直接曝光成像、X線工業(yè)探傷及生物醫(yī)學直接攝片(除非特殊需要以外,對人體直接X線攝片已極少使用,為降低輻射損傷,多采用屏-片組合成像方式)等。
  除此之外的非可見信息載體中,也有利用紅外線對人體(或生物體)成像的技術。由于紅外線較為接近可見光,其成像儀器除采用CCD攝像機以外,也可使用普通照相機(需在光學透鏡的鍍膜工藝和聚焦校正上給以調整)來記錄影像,其所用膠片僅需將全色膠片增感到紅外光譜范疇即可。
  2.用可見光記錄影像
  這種方法最適用于感光膠片,且應用也非常廣泛。
  在X線人體攝影中,為了降低被攝者和操作者的輻射劑量、延長X線機球管壽命,目前也幾乎完全摒棄了早期的直接攝影方式,而改用“屏-片成像體系”。具體方法是采用2塊特制的X線膠片增感屏夾合著一張感光膠片,直接接受X線投射,增感屏可以將投射而過X線部分吸收,轉而發(fā)生強弱對應的可見熒光,這種情況下感光膠片既可以對X線直接曝光,又可以對可見熒光產(chǎn)生曝光,極大地提高了膠片的感光效率(可達20~100倍),以致于膠片所形成的影像密度中,95%以上是因增感屏發(fā)生的可見熒光所致,而X線的直接影響幾乎可以忽略不計。
  其他可見光記錄影像的方式中,主要是通過光學照相機對顯示器熒光屏的拍攝,將熒屏影像記錄在感光膠片或膠卷上完成的,典型的應用是在超聲成像儀(US)和掃描式電子顯微鏡(SEM),它們的終端顯示器至少有2個以上,一個供操作者觀察分析,另一個專供光學照相機拍攝記錄,將顯示器熒屏上的可見光影像通過照相機記錄在膠片上。
    在X-CT和MRI開始普及的初期,為使其相關斷層影像記錄在一幅膠片上進行對比觀察,一度流行使用多幅照相機來完成影像的記錄。它是將若干幅影像按時間順序顯示在熒屏上,通過光學照相機把熒光影像按空間順序排列記錄在一幅膠片上。由于這種方法記錄影像速度較慢,目前基本上已趨于被完全淘汰。
    四、激光成像機
  激光成像機(亦稱激光照相機)是近年來異軍突起的醫(yī)學影像記錄裝置,它可以接收并處理多種醫(yī)學成像設備輸出的數(shù)字或模擬信號,將需要再現(xiàn)的影像打?。▽崬槠毓猓┯涗浽诟泄饽z片上。由于激光成像機直接接收處理影像設備輸出的信號,無需通過顯示器熒光屏拍攝,因此可避免由顯示器引起的光柵失真、邊緣聚焦不良等弊端,它的影像解析力、保真度均比較高。又因為它的成像速度快,工作性能穩(wěn)定,常被聯(lián)機使用,即作為多臺醫(yī)學影像設備(如:X-CT、DSA、MRI、ECT、US等)的共同終端記錄輸出裝置,所以激光成像機的工作效率較高,是目前最為理想的影像記錄和輸出裝置,已在許多大、中型醫(yī)院的影像科室使用。
  激光成像機主要由:激光器、光學調制器、偏轉掃描器、膠片運送系統(tǒng)、信號處理及中央處理控制電路單元等構成(圖8-6)。 

圖8-6 激光成象機單元結構圖

  醫(yī)學影像設備輸出的影像信號(數(shù)字或模擬)在饋入激光成像機接口后,在中央微處理器的控制下,由影像信號處理單元將影像數(shù)據(jù)進行存儲、排序、校正及格式管理,然后進入高速緩存器,在打印時先將信號數(shù)-模(D/A)變換,再放大驅動光學調制器,以控制激光束的光強度變化。而激光器連續(xù)發(fā)出的高穩(wěn)定度激光束穿越光學調制器后,即變成了與輸入影像信號相關、光強度不斷發(fā)生變化的被調制激光束,其中攜帶影像的信息。在光學偏轉掃描器的控制下,可使激光束沿著X方向不停地做著掃描運動,激光束光強度的時間變化關系,隨著從左至右的空間掃描,而轉變?yōu)槟z片表面的空間信號分布;與此同時,感光膠片在機械運送系統(tǒng)的精密驅動下沿Y方向緩緩移動,光束在X方向上的一行掃描時間對應等于膠片在Y方向上做一個像素點距離移動的時間,在高度的精密配合下,可獲得一幅預定格式的全片幅(350mm×450mm)精確影像,可在20s內完成激光掃描過程,被激光投射曝光的膠片,經(jīng)沖洗后便可重現(xiàn)所需記錄的醫(yī)學影像。
  實際上的激光成像機無論是光學系統(tǒng)、機械結構還是電路組成都是十分精密而復雜的,價格也相對昂貴,圖8-7為其核心部件分解圖。 

圖8-7 激光成象機核心部件分解圖 
 
圖8-8 電光學調制原理示意

  激光器可以是氣體激光器,也可以是半導體激光器,根據(jù)不同形式激光器工作物質的不同,所發(fā)射激光的波長也有差異,對應632.8nm、670nm、820nm以及850nm不等,須選擇與之相匹配的激光膠片才能獲得優(yōu)良的影像和穩(wěn)定的效果。這種結構巧妙地采用了多邊形平面反射鏡和廣角發(fā)散透鏡構成光束偏轉掃描器,高速旋轉的多邊形平面反射鏡能將入射的固定激光束轉變成快速地、反復從左至右移動的掃描光束,廣角發(fā)散透鏡可使得在較短的空間距離內獲得較大的偏轉角度。電光學調制器的調制原理如圖8-8,它主要由雙折射壓電晶體和一對置于兩側的偏轉器組成。兩偏轉器相對于電感應雙折射晶體主軸X′和Y′成450角。由1/4波片引起固定的相位延遲,因此總相位延遲等于該晶體引入的固定相位延遲與電感應產(chǎn)生的相位延遲之和。在晶體入射平面上,入射光束平行于X軸,故在X′和Y′方向有相等且同相位的分量,但當光從出射面Z=L射出時,X′和Y′分量間有了相對的相位差(延遲)。其結果,從輸出偏振器(檢偏器)射出的激光強度與原入射激光強度之比受外加調制信號的變化而變化,達到了線性調制的目的。
    目前,對醫(yī)用激光成像機輸出影像質量的高低,常采用國際通用標準的Smpte test pattern電子數(shù)字測試圖和均勻度、線形、激光點測試圖來衡量其性能參數(shù)。測試內容包括:最大密度、最小密度、中心空間分辨率、密度分辨率和最高密度分辨率,以及最低密度分辨率的5%極限值誤差度和灰度等級級差的百分值。激光成像機的一般設計指標為:用35cm×43cm膠片時,像素矩陣為4136×5160,像素字節(jié)12比特,灰度等級達4096級。對激光束直徑應小于80μm。對圖像數(shù)據(jù)的接口和傳輸協(xié)議,符合國際標準(DICOM3.0)版本。
    五、感光膠片的沖洗
  膠片在經(jīng)過各種形式的曝光后實際上只是攜帶有影像信息的潛影。這種潛影既不能用于觀察也不適于保存,須經(jīng)過顯影、定影、水洗和干燥等沖洗步驟后,才能將影像重現(xiàn)并存儲下來。
  1.顯影
  顯影是整個膠片沖洗工序中的第一個環(huán)節(jié),也是至關重要的步驟。它需用與膠片相適配的顯影用化學配方,在黑暗中嚴格按照顯影標準溫度、操作時間和方法進行處理。顯影處理后的膠片一旦進入下一道沖洗工序(定影),顯影即將告成。影像的重現(xiàn)質量也被限定而不可彌補(定影和水洗即便不徹底,還可加以彌補)。顯影液配方一般而言各不相同,雖說均能顯影,但最好使用膠片生產(chǎn)商指定或推薦的配方,才可能達到較好的影像效果。配方中起顯影作用的主要成份通常是菲尼酮(或米吐爾)加對苯二酚,由它們提供電子,把膠片上已感光的鹵化銀晶體中的銀離子還原為銀原子,通過銀原子在膠片上積聚的密度不等來建立影像。在固定顯影配方不變的情況下,只有最精確的曝光量配合嚴格的操作工藝和要求,才能獲得最佳的影像質量。任何曝光量上的誤差(過度或欠量)都可能使影像密度范圍脫離H-D曝光特性曲線中的線性區(qū)域,通過后期顯影操作來彌補的方法,通常難以達到滿意的效果。表8-2列舉了與正常顯影工作條件(標準顯影溫度和顯影時間)相比較,改變工作條件會給影像效果帶來的實際影響。

表8-2 變化顯影工作條件對影像效果的影響

條 件

感光度
(S)

灰霧度
(D0

平均密度
(D)

最大密度
(Dmax

反差系數(shù)度
(γ)

顆粒度
(P)

提高溫度

--

降低溫度

--

增加時間

--

減少時間

--

2.定影
  曝光后的膠片經(jīng)過顯影處理工序,已還原的金屬銀構成可見影像,但剩余在乳劑層中的鹵化銀,不僅使膠片不透明,而且仍具有感光作用,如果此時膠片被曝光,鹵化銀仍會繼續(xù)產(chǎn)生光化學反應,覆蓋原有的影像。因此定影完成前的感光膠片都應在避光的黑暗中操作。定影的作用是依靠定影液將膠片中未感光的(包括已感光而未被顯影的)鹵化銀溶解下來,固定金屬銀原子構成的影像,此過程被稱為定影。定影液中的主要作用成份是硫代硫酸鈉或硫代硫酸銨(后者僅被用于高溫快速沖洗)。定影的程度應當充分,在推薦的定影工序完成后,即使適當?shù)匮娱L一些定影時間,也不會對定影效果產(chǎn)生多少影響。而定影不充分會降低膠片上影像的保存期,使影像在日久后發(fā)灰,透明區(qū)域變黃,這是鹵化銀遇光后的不穩(wěn)定現(xiàn)象所造成。
  3.水洗與干燥
水洗的目的是將殘存在膠片乳劑膜中的顯、定影液成份清除掉,讓膠片保持“清潔”。水洗程度的徹底與否,極大程度地影響影像的穩(wěn)定性和膠片的保存期限。未被徹底水洗的膠片由于乳劑膜中殘余著定影劑(硫代硫酸鈉等),會慢慢腐蝕已構成影像的金屬銀原子。這是膠片存儲影像過程中,隨著保存期的延長,影像逐漸褪色變黃的根本原因。所以水洗工藝看似簡單,卻很重要,是延長影像存儲期限的決定性因素。水洗后的干燥工序是為膠片便于觀察和存儲而施行,其干燥時間的長短取決于膠片乳劑膜的厚與薄,及干燥溫度和空氣流動狀態(tài)等。
    六、自動沖洗機
  自從1948年美國生產(chǎn)的第一臺自動沖洗機面世以來,迄今這一沖片方法和技術已較普遍地應用在大、中型醫(yī)院。在半個世紀以來的技術革新與發(fā)展中自動沖片機日益成熟,單片機可編程技術的運用,使目前的沖片機具有自動恒溫、自動監(jiān)測補液、自動故障指示等智能化技術,在機器體積縮小的同時,沖片速度卻從原來的幾分鐘縮短到現(xiàn)在的幾十秒。自動沖片機的應用使我們對膠片的沖洗處理從暗室走進明室,從手工操作到自動完成。更重要的是:極大地提高了沖洗效率,縮短了從拍攝到讀片過程的時間,提高了沖洗質量,并有利于建立膠片影像質量控制的標準化規(guī)范。
  1.自動沖片機的使用條件
  (1)適用的膠片 用于自動沖洗的膠片需要采用較高機械強度的聚酯片基。對乳劑膜的要求是:①薄層、低銀,以利顯、定影液的滲透,提高顯定影加工速度:②堅膜,啟用適于高溫的堅膜劑,以適應自動沖片機的高溫處理。因此應使用膠片廠特別生產(chǎn)的適合高溫快速沖洗的膠片。
  (2)特別設計的沖洗用液 用于高溫快速沖洗的顯定影液都是根據(jù)沖片機要求特別設計的,普通沖洗配方不可能在如此之短的時間內完成全部加工過程的工作。因此要求顯影液具有強力、快速、高溫、堅膜的特點:①利用超加和性強的顯影液,使顯影活力達到強力、快速的目的;②使用有機防灰霧劑,防止高溫沖洗下產(chǎn)生灰霧;③使用堅膜劑,防止在高溫沖洗下載體的過膨脹和乳劑膜脫落;④加大顯影液堿性,以促進顯影液作用;⑤增加保護劑含量,以防止高溫下的氧化。定影液也須具有迅速、徹底、高溫、堅膜和易清洗的特點:①采用硫代硫酸銨的超快速定影特點,在較高溫度以下20s左右的短暫時間迅速定透膠片;②施加某種緩沖劑,保持藥液在持續(xù)工作中的穩(wěn)定性;③增加保護劑含量,避免定影劑在高溫下析硫分解,過早失效;④選擇合適的堅膜劑成份,使之既適于高溫工作條件,堅固膠片藥膜,又不使藥膜過度收縮,影響后面水洗的效率。水質應是軟質、清潔或經(jīng)過過濾后的沖片用水,硬質或不清潔的水,在沖洗后易形成水漬甚至會在噴淋中損傷膠片膜面。水溫不可太低,要求沖片機能對流水加溫至相對較高的溫度,提高水洗效率。
  2.自動沖片機的類別
  (1)全明室式 即自動沖片機被全部放置在明室內,但它需要與特定的多種膠片存儲暗盒相匹配使用。
  (2)半明室式 即自動沖片機的入片側在暗室內(這部分只是入片口和送片托盤),其余大部分均在明室一側。沖洗好的照片直接在明室收取。
  (3)整機配套聯(lián)接式 指一些特定機型與影像設備輸出配套聯(lián)接,如激光成像機、多幅照相機、熒光縮影機等。膠片經(jīng)曝光后,由自動傳片系統(tǒng)送入與其密封聯(lián)接的自動沖片機入口。 
    3.沖片機的結構
  (1)自動輸送系統(tǒng) 用以控制速度、膠片沖洗順序、顯影及定影時間。該系統(tǒng)分為外部傳送和機內傳送兩部分。半明室式自動沖片機的外部傳送,由一個金屬或塑料托盤構成。明室式自動沖片機的外部傳送部分與相應的供片暗盒相配套,通過負壓吸盤使膠片安全迅速地送入機內傳送系統(tǒng)。機內傳送系統(tǒng)為輥筒式,由許多耐腐蝕橡膠輥輪、塑料或不銹鋼齒輪連成一體。輥輪在各程序中配用的大小、形狀有所不同,工作時不停地轉動。輸送系統(tǒng)為自動控制。
  (2)溫度控制系統(tǒng) 自動沖片機所以能在幾分鐘或幾十秒鐘內完成全部沖洗程序,主要賴以顯影加工溫度的控制。首先使各道工序的溫度達到預定數(shù)值,顯影溫度35~40℃,定影溫度在28~35℃,水洗溫度約為37℃,干燥約65℃左右可調節(jié)。溫度控制系統(tǒng)中的恒溫裝置對上述溫度的控制起著保證作用,容許波動誤差為±1℃。
  (3)化學藥液存儲系統(tǒng) 此部為能容納一定容積的顯影、定影及水洗槽。其存儲容積因機型、規(guī)則不同而異。如柯達X-OMATM6型自動沖片機顯影槽的容積為16L,定影槽為12L,水洗槽為9L。
  (4)補給系統(tǒng) 藥液在使用中會有不同程度的消耗,通過自動補給可以保持藥液的穩(wěn)定性。自動沖片機有2個分別裝有顯影液和定影液的筒。當膠片開始進入機內時,補給筒的顯影液和定影液在2個泵的帶動下,分別補充到顯影及定影槽內。膠片全部進入機內后,補充液停止供給。
  (5)循環(huán)系統(tǒng) 提供膠片沖洗所需要的攪拌、循環(huán)等動作,這一動作可促進顯影及定影過程,使照片沖洗均勻。水循環(huán)的目的是以流動清水洗滌照片殘留的定影液成份,水流量可達9L/min。
  (6)電力及控制系統(tǒng) 整個自動沖片機的動力由電力系統(tǒng)提供??刂葡到y(tǒng)保證膠片在一定時間內達一定位置,并設有程序管理和人工調節(jié)器及故障指示器。
  (7)干燥系統(tǒng)  干燥系統(tǒng)的方式有熱風干燥、紅外線干燥、超聲干燥等。后二者是新工藝,特點是干燥快、均勻,不起皺褶。
 
圖8-9 自動沖片距工作流程圖
    4.自動沖片工作流程
圖8-9為一般結構的自動沖片機工作流程示意圖,各種機型存在一定差異,基本流程原理是一致的。
 ?。?)顯影 膠片自送片托盤由手動向機動推送,一旦被自動傳輸輥筒夾住后,就將自行送入顯影槽內。膠片被輥筒夾住的同時,自動補給系統(tǒng)將根據(jù)膠片尺寸向顯影及定影槽內補充新液。同一尺寸膠片送入方向不同時,補給量也不同。橫行送入補給量較小。顯影溫度因機型及整個顯影加工時間不同而異,如柯達M7B的顯影溫度是34.4℃,柯達M6是35~40℃,富士RU是35℃,顯影時間12~14s。
 ?。?)定影 膠片顯影后在輥筒傳送下,直接進入定影槽,膠片所攜帶的顯影液,由顯影槽和定影槽交界的兩根壓合很緊、又有一定彈性的橡膠輥筒擠出,從而免除了堿性顯影液對定影液酸性的中和。定影溫度為35~37c℃,定影時間為12~24s。
 ?。?)水洗 膠片自定影槽出來后,自動傳送到水洗槽,由流動清水洗滌,且膠片在輥筒帶動下不斷上下活動,水洗溫度20~37℃。
    (4)干燥  膠片水洗后,自動傳送進入干燥流程,干燥溫度46~65℃,可調節(jié)。膠片干燥后即可送到出片口的收片槽內。
    七、膠片上影像信息的存儲與使用
  記錄在膠片上的影像信息的存儲實際上是有形物質的儲藏。由于構成影像信息的金屬銀原子是懸浮在乳劑膜中的明膠內,明膠的成分又是以動物蛋白為主,所以膠片極易發(fā)生霉變。另外在冷熱和干濕不定的環(huán)境中,膠片的片基與乳劑膜還會因為膨脹收縮不均而發(fā)生龜裂或脫膜。鑒于以上原因,膠片的儲藏環(huán)境(片庫)里保持低濕、干燥和通風等是防止細菌滋生、避免霉變和龜裂、長期保存影像信息的重要條件。在重要膠片影像資料館里,由于環(huán)境條件良好、管理方法先進,只要膠片在沖洗過程中定影和水洗處理充分,膠片信息可以保存幾十年甚至更長,而影像的質量損失很小。
  當然,影像信息的存儲其根本目的在于日后的調閱使用。為了方便檢索查詢,就要求給予日積月累起來的膠片以足夠的空間,并施以科學合理的登記、編排和歸檔等管理手段,這需要投入很多的資金和人力資源。另外,記錄在膠片上影像信息的后處理、復制、交流、共享與傳輸?shù)染植槐?,與以數(shù)字技術形式記錄存儲的影像信息相比,已成為極大的缺點。

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