硬拷贝医学影像记录介质的技术特点与成像水平

引言

传统上，患者去医院做放射成像检查如X光、CT、核磁共振等，都会得到影像检查报告和几张医用胶片。医用胶片作为医学影像记录方式已经被应用了100多年，获得临床广泛认可。目前硬拷贝的记录介质主要包括医用干式激光胶片、热敏胶片和医用打印胶片等。本文将从技术原理方面对比这三类胶片的成像方式和原理，便于临床工作中更好的选择与使用。

1 医学影像记录介质的组成与预期用途

根据国家食品药品监督管理总局2017年8月颁布的最新《医疗器械分类目录》[2017（第104号）文]，作为二级产品类别的影像记录介质包含三类，详见图1。

图1 医用成像器械说明中关于“图像显示、处理、传输及打印设备”产品分类

（1）第Ⅰ类胶片由聚酯（PET）片基包被银盐和保护层组成。这里的银盐是指感光卤化银，起显影成像作用的是银颗粒。例如医用激光胶片、医用干式激光胶片。预期用途：用于作为诊断依据的医学影像，包括CT、MRI、CR、DR等的影像记录。

（2）第Ⅱ类胶片由聚酯（PET）片基、热敏层、保护层组成。起显影成像作用的是银颗粒或乳化显影剂。例如热敏胶片。预期用途：用于作为诊断依据的医学影像，包括CT、MRI、CR、DR等的影像记录。

（3）第Ⅲ类胶片由聚酯（PET）片基、防静电层、吸墨层等组成。吸墨层指起吸附与固化作用的二氧化硅、氧化铝，吸附墨水或墨粉。起显影成像作用的是胶片介质上所吸附的墨水或墨粉。例如医用打印胶片、PACS超声诊断报告胶片、干式超声诊断报告胶片。预期用途：用于超声等医学影像及图文的打印记录。

因此，目前在医院中适用于放射成像，包括CT、MRI、CR、DR等打印可供诊断的胶片介质是医用激光胶片、医用干式激光胶片和热敏胶片。而医用打印胶片、PACS超声诊断报告胶片、干式超声诊断报告胶片仅适用于非诊断用途的超声等医学影像及图文的打印记录。

2 医用干式激光胶片

干式激光胶片是由聚酯（PET）片基包被银盐和保护层组成，这里的银盐是指感光卤化银，因此干式激光胶片属于感光材料，需要避光保存与操作。

干式激光成像的工作原理如图2所示，通过红外激光束对胶片进行扫描曝光，胶片乳剂涂布层中的卤化银曝光后还原析出“银簇”，曝光量越强的地方还原出的银簇越多，反之就越少，这些银簇形成潜影，产生胶片的黑化度。在这个过程当中，感光卤化银热成像涂层起着关键作用。因此，干式激光胶片输出的影像色调是连续的，是连续色调输出，胶片输出影像的黑化度，即灰度是随着曝光量的不同无极连续变化的，因此也是目前影像输出质量最高的技术。

图2 干式激光成像的工作原理

干式激光胶片的卤化银成分是其技术的关键点，卤化银的感光显影是利用激光成像，目前的激光成像通常是利用波长为800～820 nm的红外激光对胶片进行曝光，因此这类胶片也通常被称为医用红外激光胶片。综上所述，干式激光成像的关键词是感光，如果没有感光和曝光组件，不能称其为干式激光技术。

3 热敏胶片

热敏胶片是由聚酯（也就是PET）片基、热敏层、保护层组成，因此热敏胶片属于热敏材料。其成像工作原理为：使用由非常小的加热元件的线性阵列组成的热敏头，直接在胶片上产生密度。热敏胶片有含银和不含银两类胶片，这里的银不是指银盐，也不是卤化银，而是指银（山嵛酸盐）晶体。

对于含银热敏胶片，热敏打印头直接接触加热胶片，将热敏涂层中银（山嵛酸盐）晶体中的银直接还原出来，温度越高还原出的银原子越多，反之越少，从而形成胶片黑化度，其技术原理如图3所示。另一种是不含银热敏胶片，在热敏打印头直接接触加热胶片时，包含显影的微囊体壁就会变软并让染色体扩散产生密度。胶片冷却后，微囊体壁就会变硬，放缓显影直至停止反应，其技术原理如图4所示。胶片黑化度是由染料的释放产生的，而不是由银原子还原析出产生的。

图3 含银直接热敏技术

图4 微囊体直接热敏技术

4 医用打印胶片

医用打印胶片是由聚酯（也就是PET）片基、防静电层、吸墨层（包括二氧化硅、氧化铝、吸附墨水或墨粉等）组成。其成像工作原理相对简单，在胶片上涂布吸附层，用于吸附墨水、墨粉或者碳粉，从而形成影像。医用打印胶片也有两种类型，一种是在胶片上涂布吸附墨水层，通过吸附墨水，在胶片上形成影像，影像的黑化度是由墨水形成；另一种是在胶片上涂布吸附墨粉或碳粉层，通过吸附墨粉或碳粉，在胶片上形成影像, 其技术原理如图5所示。无论哪种类型，医用打印胶片输出的影像是非连续的半色调图像，由于它是通过网点的大小或疏密来表达图像层次与色彩的变化，因此表现的色调层次范围远远小于连续色调图像。

图5 静电成像打印

与医用打印胶片配套使用的是办公文印设备的喷墨打印机和彩色激光打印机，这里的“激光”与干式激光技术并不一样，后者是激光曝光成像，是连续色调处理，而办公文印激光技术只是利用激光扫描硒鼓形成不同电荷来分布墨粉，是半色调处理。区分之处就是看是否使用了硒鼓和碳粉这些办公文印类耗材。

半色调打印技术的喷墨打印及办公文印激光打印，因为是墨粉和碳粉附着在介质上，因此一般情况下图像是会被擦除的，这与国家食药监局对于影像输出设备的输出质量要求相悖。而且半色调打印技术不能满足DICOM影像对于连续灰度显影的诊断精细化要求，也很难保证图像输出的稳定性和精准度，无法达到自始至终的可控输出质量。这也是用于超声等医学影像及图文的打印记录，而不是用于作为诊断依据的医学影像（包括CT、MRI、CR、DR等）记录的重要原因之一。各类输出技术对比如图6所示。

图6 各类输出技术对比

5 总结

综上所述，由于医用激光胶片、医用干式激光胶片和热敏胶片的影像可以用于医学影像诊断，具备不可擦除性，因此，只有这些胶片可用于作为诊断依据的医学影像如CT、MRI、CR、DR等的影像记录。而医用打印胶片、PACS超声诊断报告胶片、干式超声诊断报告胶片，由于采用办公文印激光或喷墨打印机，采用非连续色调的半色调打印技术，无法满足DICOM连续色调灰度影像输出的要求，因此仅适用于非诊断用途的超声等医学影像及图文的打印记录。