硬拷貝醫學影像記錄介質的技術特點與成像水平

引言

傳統上，患者去醫院做放射成像檢查如X光、CT、核磁共振等，都會得到影像檢查報告和幾張醫用膠片。醫用膠片作為醫學影像記錄方式已經被應用了100多年，獲得臨床廣泛認可。目前硬拷貝的記錄介質主要包括醫用干式激光膠片、熱敏膠片和醫用打印膠片等。本文將從技術原理方面對比這三類膠片的成像方式和原理，便于臨床工作中更好的選擇與使用。

1 醫學影像記錄介質的組成與預期用途

根據國家食品藥品監督管理總局2017年8月頒布的最新《醫療器械分類目錄》[2017（第104號）文]，作為二級產品類別的影像記錄介質包含三類，詳見圖1。

圖1 醫用成像器械說明中關于“圖像顯示、處理、傳輸及打印設備”產品分類

（1）第Ⅰ類膠片由聚酯（PET）片基包被銀鹽和保護層組成。這里的銀鹽是指感光鹵化銀，起顯影成像作用的是銀顆粒。例如醫用激光膠片、醫用干式激光膠片。預期用途：用于作為診斷依據的醫學影像，包括CT、MRI、CR、DR等的影像記錄。

（2）第Ⅱ類膠片由聚酯（PET）片基、熱敏層、保護層組成。起顯影成像作用的是銀顆粒或乳化顯影劑。例如熱敏膠片。預期用途：用于作為診斷依據的醫學影像，包括CT、MRI、CR、DR等的影像記錄。

（3）第Ⅲ類膠片由聚酯（PET）片基、防靜電層、吸墨層等組成。吸墨層指起吸附與固化作用的二氧化硅、氧化鋁，吸附墨水或墨粉。起顯影成像作用的是膠片介質上所吸附的墨水或墨粉。例如醫用打印膠片、PACS超聲診斷報告膠片、干式超聲診斷報告膠片。預期用途：用于超聲等醫學影像及圖文的打印記錄。

因此，目前在醫院中適用于放射成像，包括CT、MRI、CR、DR等打印可供診斷的膠片介質是醫用激光膠片、醫用干式激光膠片和熱敏膠片。而醫用打印膠片、PACS超聲診斷報告膠片、干式超聲診斷報告膠片僅適用于非診斷用途的超聲等醫學影像及圖文的打印記錄。

2 醫用干式激光膠片

干式激光膠片是由聚酯（PET）片基包被銀鹽和保護層組成，這里的銀鹽是指感光鹵化銀，因此干式激光膠片屬于感光材料，需要避光保存與操作。

干式激光成像的工作原理如圖2所示，通過紅外激光束對膠片進行掃描曝光，膠片乳劑涂布層中的鹵化銀曝光后還原析出“銀簇”，曝光量越強的地方還原出的銀簇越多，反之就越少，這些銀簇形成潛影，產生膠片的黑化度。在這個過程當中，感光鹵化銀熱成像涂層起著關鍵作用。因此，干式激光膠片輸出的影像色調是連續的，是連續色調輸出，膠片輸出影像的黑化度，即灰度是隨著曝光量的不同無極連續變化的，因此也是目前影像輸出質量最高的技術。

圖2 干式激光成像的工作原理

干式激光膠片的鹵化銀成分是其技術的關鍵點，鹵化銀的感光顯影是利用激光成像，目前的激光成像通常是利用波長為800～820 nm的紅外激光對膠片進行曝光，因此這類膠片也通常被稱為醫用紅外激光膠片。綜上所述，干式激光成像的關鍵詞是感光，如果沒有感光和曝光組件，不能稱其為干式激光技術。

3 熱敏膠片

熱敏膠片是由聚酯（也就是PET）片基、熱敏層、保護層組成，因此熱敏膠片屬于熱敏材料。其成像工作原理為：使用由非常小的加熱元件的線性陣列組成的熱敏頭，直接在膠片上產生密度。熱敏膠片有含銀和不含銀兩類膠片，這里的銀不是指銀鹽，也不是鹵化銀，而是指銀（山崳酸鹽）晶體。

對于含銀熱敏膠片，熱敏打印頭直接接觸加熱膠片，將熱敏涂層中銀（山崳酸鹽）晶體中的銀直接還原出來，溫度越高還原出的銀原子越多，反之越少，從而形成膠片黑化度，其技術原理如圖3所示。另一種是不含銀熱敏膠片，在熱敏打印頭直接接觸加熱膠片時，包含顯影的微囊體壁就會變軟并讓染色體擴散產生密度。膠片冷卻后，微囊體壁就會變硬，放緩顯影直至停止反應，其技術原理如圖4所示。膠片黑化度是由染料的釋放產生的，而不是由銀原子還原析出產生的。

圖3 含銀直接熱敏技術

圖4 微囊體直接熱敏技術

4 醫用打印膠片

醫用打印膠片是由聚酯（也就是PET）片基、防靜電層、吸墨層（包括二氧化硅、氧化鋁、吸附墨水或墨粉等）組成。其成像工作原理相對簡單，在膠片上涂布吸附層，用于吸附墨水、墨粉或者碳粉，從而形成影像。醫用打印膠片也有兩種類型，一種是在膠片上涂布吸附墨水層，通過吸附墨水，在膠片上形成影像，影像的黑化度是由墨水形成；另一種是在膠片上涂布吸附墨粉或碳粉層，通過吸附墨粉或碳粉，在膠片上形成影像, 其技術原理如圖5所示。無論哪種類型，醫用打印膠片輸出的影像是非連續的半色調圖像，由于它是通過網點的大小或疏密來表達圖像層次與色彩的變化，因此表現的色調層次范圍遠遠小于連續色調圖像。

圖5 靜電成像打印

與醫用打印膠片配套使用的是辦公文印設備的噴墨打印機和彩色激光打印機，這里的“激光”與干式激光技術并不一樣，后者是激光曝光成像，是連續色調處理，而辦公文印激光技術只是利用激光掃描硒鼓形成不同電荷來分布墨粉，是半色調處理。區分之處就是看是否使用了硒鼓和碳粉這些辦公文印類耗材。

半色調打印技術的噴墨打印及辦公文印激光打印，因為是墨粉和碳粉附著在介質上，因此一般情況下圖像是會被擦除的，這與國家食藥監局對于影像輸出設備的輸出質量要求相悖。而且半色調打印技術不能滿足DICOM影像對于連續灰度顯影的診斷精細化要求，也很難保證圖像輸出的穩定性和精準度，無法達到自始至終的可控輸出質量。這也是用于超聲等醫學影像及圖文的打印記錄，而不是用于作為診斷依據的醫學影像（包括CT、MRI、CR、DR等）記錄的重要原因之一。各類輸出技術對比如圖6所示。

圖6 各類輸出技術對比

5 總結

綜上所述，由于醫用激光膠片、醫用干式激光膠片和熱敏膠片的影像可以用于醫學影像診斷，具備不可擦除性，因此，只有這些膠片可用于作為診斷依據的醫學影像如CT、MRI、CR、DR等的影像記錄。而醫用打印膠片、PACS超聲診斷報告膠片、干式超聲診斷報告膠片，由于采用辦公文印激光或噴墨打印機，采用非連續色調的半色調打印技術，無法滿足DICOM連續色調灰度影像輸出的要求，因此僅適用于非診斷用途的超聲等醫學影像及圖文的打印記錄。