手术室C形臂X射线机的辐射防护 大全
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C形臂X射线机辐射防护大全
作者:Radioham
说明:本文内容首发在丁香园网站(/bbs/topic/27446835),为了让更多的医生朋友了解C形臂辐射防护的知识,特意把在丁香园网站发的内容整理为了一个文件。
文中的各种标准等文件在原帖中都有链接,可下载。
前言
楼主从事C形臂研发工作进入12个年头了,接触了大量的骨科大夫,大家最关注的是C形臂的辐射问题。
针对这个问题,我也一直想撰写一篇辐射防护文章,但太懒,一直没有动笔。
也收集了大量的发表的相关论文。
这些论文几乎都如《C形臂X射线机辐射防护状况调查》一文的摘要所说“通过现场调查与防护检测,评价C形臂X射线机辐射防护情况。
结果C形臂X射线机床边工作人员受照剂量检测均值超过国家标准规定的限值。
结论C形臂X射线机存在辐射防护问题,采取屏蔽防护、时间防护和距离防护等综合措施,这是降低工作人员受照剂量的有效方法”。
纵观这些论文,部分文章缺乏比较全面的可操作层面的方法。
最近在丁香园看到一篇咨询C臂辐射防护的帖子(关注一下骨科术中C型臂射线对医生的辐射问题/bbs/thread/15071999),再次激发了我的兴趣,因此在这儿重起一贴,专门介绍C 形臂在手术室的辐射防护问题。
内容提要:
1、相关法规
2、一些C形臂的辐射防护文章
3、辐射损伤
4、对手术室外公众的保护
5、放射从业人员的法律保护要点
6、手术室射线分布
7、减少自身射线
8、减少C形臂发射的射线
9、怎么因地制宜采取防护措施(绝大部分基层医院辐射防护措施都不健全,取消原计划写C形臂设计的章节,改为防护设施不全时怎么保护好自己)
2014.2.22 补充:
最近找到了几个PDF文件,是国际原子能机构针对病人、儿童和大夫的射线防护的海报,非常不错,我的这个帖子可以认为就是围绕这个海报的内容展开的。
我把3个文件都附在这儿。
大家可以下载,如果有可能,可以把医生防护的海报打印出来贴在办公室的墙上,天天提醒大家!
2014.3.17 全文完
poster-staff-radiation-protection-cn.pdf(1185.48k) 在线查看
poster-patient-radiation-protection-cn.pdf(1020.87k) 在线查看
poster-children-interventional-cn.pdf(1637.43k) 在线查看
1、相关法规
国家对辐射防护有一些法规。
1.1、GB18871-2002 《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(/detail/2333752)
1.2、GBZ 130-2013 《医用X射线诊断放射防护要求》
1.3、关于调整卫生防疫津贴标准的通知
GBZ 130-2013 医用X射线诊断放射防护要求.pdf(860.75k) 在线查看
关于调整卫生防疫津贴标准的通知.pdf(59.55k) 在线查看
上面贴了辐射防护相关法规,大家可以重点看看GBZ 130-2013 《医用X射线诊断放射防护要求》,这个法规规定了医院的责任,手术室防护要求,医生的辐射防护培训,体检,建档,辐射监控等。
后面细
说
2、一些C形臂的辐射防护文章
贴上一些C臂辐射防护的文章,大家有兴趣可以看看
2010_2011年南京军区放射工作人员个人剂量监测异常结果分析_荣曙.pdf(155.86k) 在线查看
C形臂X射线机术中应用的放射防护探讨.pdf(89.01k) 在线查看
C形臂X线机透视下骨科手术不同防护用品的防护效果调查_贾中文.pdf(78.19k) 在线查看
骨科医生手术时C形臂X射线综合防护.pdf(130.13k) 在线查看
介入诊治中的辐射剂量调查及防护措施_易军.pdf(107.78k) 在线查看
苏州市某医院介入操作场所辐射水平调查_张文景.pdf(210.22k) 在线查看
照射野面积与透视脉冲频率对介入手术操作位辐射剂量的影响[1].pdf(44.18k) 在线查看
3.辐射损伤
现在公众说到辐射就非常害怕。
无论是手机,家电,X光机还是核电站,都误认为是一样的辐射。
辐射其实分为电磁辐射和电离辐射。
电磁辐射的损伤相对电离辐射来说是很轻的,比如手机的辐射,现代
家电的辐射都可归为电磁辐射。
现在还没有证据说这些辐射一定会导致损伤。
但是电离辐射就不同,是一
定会导致人体伤害的。
下图是各种辐射的来源
在手术室使用的C形臂发出的X射线对人体的伤害主要是电离辐射。
射线和物质的相互作用:
X射线进入人体后有三个效应:
1.穿过人体
2. 被人体吸收
3. 散射(X射线激发出新的射线)
手术室中病人受到的射线来自X光机直接发射的射线。
而医生、护士等手术室的工作人员受到的辐
射来自病人身体散射的射线。
射线进入人体后具有6种效应:
(1)X射线的穿透作用(2)X射线的荧光作用(3)X射线的电离作用(4)X射线的热作用(5)X射线的化学效应(6)X射线的生物效应
对人体的生物效应是:“由于射线具有穿透性,因此射线可以进入人体,并与体内细胞发生电离作用,电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子,如蛋白质、核酸和酶,它们都是构成活细胞组织的主要成份,一
旦它们遭到破坏,就会导致人体内的正常化学过程受到干扰,严重的可以使细胞死亡”。
细胞受到损伤、
抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代,这种现象称为X射线的生物效应。
这是人体受电离辐射损伤的原因,这个特性也可充分应用在肿瘤放射治疗中。
从上面描述可以进一步分析出,人体细胞分裂越活跃的组织或器官就越容易受到影响。
比如小孩,
成年人的各种腺体如性腺,甲状腺等,骨髓。
另外,眼睛受到X射线的化学作用会导致晶状体受损。
因此可见,人体各部位的特性不同,对X射线的敏感度也不同。
4、对手术室外公众的保护 (参见1楼的GBZ130—201)
根据国家的法规,对X光机等能发射射线的装置进行管控。
a. 为了保护手术室外的公众(其他医护人员和其他人),手术室应该具有射线屏蔽功能。
使用C形
臂的手术室应该要具有1mm铅当量的屏蔽。
可以在墙上贴铅,也可以用钡水泥涂层,也可以用一定厚度
的水泥、砖等防护。
完工后需要有关部门(记得是卫生防疫站)验收合格,方可启用。
这是医院的责任,
去年武汉那个事件,医院如果没有证据说下面的手术室是经过检测的,那么是理亏的。
GBZ130-2013规定:
5.4在距机房屏蔽体外表面0.3m处,机房的辐射屏蔽防护,应满足下列要求(其检测方法及检
测条
件按7.2和附录B中B.6的要求):
a)具有透视功能的X射线机在透视条件下检测时,周围剂量当量率控制目标值应不大于
2.5μSv/h;测量时,X射线机连续出束时间应大于仪器响应时间。
5.7机房门外应有电离辐射警告标志、放射防护注意事项、醒目的工作状态指示灯,灯箱处应设警示语
句;机房门应有闭门装置,且工作状态指示灯和与机房相通的门能有效联动。
现在大品牌的机器都有一个门机连锁接口,开门时就能禁止曝光,但在大家都跑出去的情况下好像也不怎么适用
5、放射从业人员的法律保护要点
放射性的防护培训职责现在归环保部。
根据卫生部第55号令《放射工作人员职业健康管理办法》/gzdt/2007-06/21/content_655923.htm
“放射工作人员是指在放射工作单位从事放射职业活动中受到电离辐射照射的人员。
”因此,在使用C形臂的手术室的所有工作人员都应该算是放射工作人员。
大家自己去阅读上面链接中的文件,下面用我总结一些各项法规的重点。
应该说严格按照国家的各项法规从事放射工作应该是安全的。
但是,现在很少有单位能完全按照法规执行。
虽然说现在没有大的问题,但是一旦有医生有辐射伤害问题,把医院告上法庭,医院没有执行法规,被处罚是小事,巨额赔偿估计也会发生。
特别是一些民营医院要小心!如果医院提供不出某医生经过培训,有个人剂量监测,而医生提供了证据说他在有C形臂的手术室受过照射,那么就有麻烦了!!!楼主所在的医疗设备企业现在也是对这方面的管理越来越严厉,归根结底也是害怕被员工维权。
法规的重点思想是:
a.医院要提供合格的机器、场所(带防护的手术室)和防护装置
b.医院要让放射从业人员培训,拿到上岗证《放射工作人员证》
c.医院要让放射从业人员接受个人剂量检测(工作时佩戴剂量表)
d.医院要建立和终身保存个人剂量检测档案
医院如果做不到上述的就直接违法了。
放射从业人员如果做好个人防护和剂量监测,应该就不用害怕。
个人剂量监测的相关规定是:至少每个季度要检测剂量笔,也就是每90天就要看看你这个季度受到了多少照射。
规定的职业照射连续5年年平均有效剂量为20mSv,任何一年的有效剂量不大于50mSv。
普通人的年有效剂量不大于1mSv
如果季度检测超过了平均值,就应暂时脱离射线照射的岗位。
职业体检中比较容易查出来白细胞减少,如果出现了白细胞含量低于放射从业人员的限制后应该复查,如果复查还低,就应该暂时脱离射线
岗位。
为了写好本贴,最近在网上搜索到了大量的国外文献,特别是IAEA(国际原子能机构)发布的各种
和医学X射线相关的培训材料。
内容非常好,讲解了许多C形臂应用中的射线防护实践基础,让我也重新学习了不少知识。
我会在后面的帖子中把这些内容包括进来。
这些培训幻灯片材料有100M,都是英文的,我发现其中有个别页的内容有问题,等我实地对C臂进行测试后再贴上来。
IAEA的培训材料地址:https:///RPOP/RPoP/Content/AdditionalResources/Training/1_TrainingMaterial/Radiology.h tm
6、手术室射线分布
医生和技师要做好有效的射线防护,必须要了解手术室中C形臂发出的射线和散射线的分布。
6.1 C形臂机器本身的射线防护
C形臂的射线相关屏蔽措施见图
C形臂的设计生产必须符合各项法规,如GB9706.1; GB9706.3; GB9706.11; GB9706.12;等等,如
果要进入美国还需要符合21CFR,在射线安全方面主要有:
•漏射线:球管外壁+限束器必须对射线有屏蔽作用,除了射线窗口外泄露的射线不得大于规定值
•初级防护屏蔽:增强器外壁必须对射线有屏蔽作用,经过增强器外壁穿透的射线和进入增强器的
射线比值不得大于一个数值。
这些规定约束了厂家,C形臂厂家出厂前的机器都会对漏射线和初级防护屏蔽进行测试。
6.2 C形臂发出的射线
一般来说,当射线束中不摆放任何病人和物品时,可以认为球管发出的射线都打到增强器内部并被
吸收了。
旁边的工作人员吸收的射线很少。
但是一旦把病人放上去曝光,这时在手术室的射线情况就完全不同了。
C形臂发出的射线进入病人身体后,只有1%左右的射线穿过病人到达增强器表面。
见图
6.3 散射线分布
射线进入人体后,1%穿过人体进入增强器,其余80%-90%的射线被病人吸收,10%-20%的射线被人体散射。
见下图。
手术室的医生、护士和技师受到的射线伤害绝大部分来自散射线,和病人相比,医生们受到的辐射伤害比较少,但是由于病人做手术只有有限的一次或几次,但医生们却是天天接受辐射,因此必须做好保护。
前面贴的一些附件论文已经证明了手术室的剂量是超标的,必须采取措施进行保护。
下图中还要注意一个非常重要的现象:就是散射线大部分都是朝向射线来的方向,也就是球管的方向。
利用好这点可以成倍的避免射线伤害。
6.4 二次散射线
由于射线是光子,具有直线传播的特性。
在手术室安放一个铅屏风,出射线时大家躲到屏风后面,是不是就安全了呢?答案是未必!!!
下图可以看出,0.5mm当量的铅屏风可以有效的衰减掉病人身体散射的绝大部分散射线99%以上,但是我们在实验室使用3mm铅当量的屏风,在屏风后面还能测到射线,这是怎么回事的?
我们分析认为,其他地方的散射线打到手术室内的其他设备材料后会激发出新的散射线,这些散射线比较少,但确实存在。
因此提醒大家,单面防护不完全,个人的防护最好是全方位的。
6.5 X射线束的平方反比定律
发射射线的焦点很小,发出的射线是呈放射状。
射线的强度(单位面积上的X光子数量)会随着离焦点越远而变小,其强度遵循和焦点的距离呈平方反比关系,如下图所示,原理可以自己推算一下,主要原则是焦点发出的所有光子都穿过了A1,A2和A3,射线在三个位置覆盖的面积不同,因此射线的强度随着面积的增大而减小。
而面积的大小和边长是平方关系,边长和距离(与焦点)又是正比关系。
可以用手电筒做个比喻。
用手电筒照1米远的地方,可以看到光斑很亮,但你照射5米远的地方,明显没有那么亮了。
这就是5米远的地方单位面积的光线少了很多的缘故。
6.6 散射线的分布
病人身体激发出来的散射线分布主要是偏向球管方向,随着距离病人身体射线束穿过部分越远,射
线强度就越小。
见下图
在C形臂的手册中都会给出病人附近一个区域的散射线立面分布图(又叫站位图)。
我在图中用红
色做了注释(手册中会给出6个点的剂量分布,为了注释方便,楼主只给出了2个点的)。
大家应该能看懂吧,如果看不懂,请回帖。
从图中可以看出,球管在床下,在床边挂了铅帘后,散射线能被大幅度降低。
后文会详细介绍。
7、减少自身射线
这一节主要介绍手术室的人员通过自身防护来减少自身受到的辐射。
个体防护遵循防护最优化原则,ALARA (as low as reasonably achievable)。
也就是尽您最大的努力来减少自身受到的辐射。
医生朋友必须绝对避免把手放到C形臂的射线束中,也就是不能把手放到成像视野中,如果实在是需要握持手术器械,也可以使用镊子或其他器械。
个人防护都是的三个基本方法是:时间防护,距离防护,屏蔽
然后时刻都要佩戴个人剂量监测
7.1 时间防护
由于电离辐射对人体的伤害具有累积效应,因此减少受到辐照的时间也能降低辐射伤害。
•无关人员在曝光时尽量躲到手术室外安全的地方,手术室中只保留曝光时需要操作C形臂/观察病人的人员
•减少连续透视,在第一次曝光稳定后,随后的曝光采用点片或单脉冲透视即可,如果需要连续透视,也可以采用4pps或8pps放线,尽量避免连续放线。
单脉冲放线(50ms脉冲)和连续放线相比可以把射线剂量降低到5%,4PPS放线可以降低到20%,8PPS放线可以降低到40%。
•手术中减少曝光次数,能不曝光就不曝光。
手术中利用机器的自动存储功能把每次曝光冻结的图像都存起来,尽量利用已经存储的图像。
7.2 距离防护
6.5节讲到了射线衰减的平方反比定律,因此我们可以有效的利用距离来防护。
站得距离病人越远越好。
和离病人距离0.5米的位置相比,距离病人1米时辐射剂量只有四分之一,距离病人1.5米时辐射剂量只有九分之一。
由于手术室大小有限,如果一定要呆在手术室,那么躲到距离病人最远的地方。
如果球管和增强器是水平放置,那么应该站到增强器那一边,越远越好。
7.3 屏蔽
个人防护中最有效的是采用各种屏蔽设施和用具来吸收射线,减少进入人体的射线。
包括了手术室内的各种屏风和个人穿戴的防护设备。
要注意的是,手术室的每个人都应该要穿戴个人防护设备
铅屏风
手术室中可以布置可移动式铅屏风,移动式屏风铅当量可以做得比较大,用于吸收散射线,可以采
用1mm铅当量或更高铅当量的。
铅屏风有单个的,双联和三联的,三联铅屏风可以比较好的屏蔽侧面来
的散射线。
铅屏风上还可以开观察窗口,观察窗材料采用的铅玻璃铅当量一般是0.25 或0.5mm铅。
一旦放线时大家躲到屏风后面,可以大量的降低自身受到的辐射。
下面的图片来自万能的淘宝。
选择铅屏风时要注意,一个铅屏风重达上80公斤甚至上百公斤,轮子
质量一定要好,轮子要大。
铅帘
前面章节的站位图中有条剂量曲线是在床边挂了铅帘的,在手术室使用铅帘可以收到非常好的效果,球管在床下,在床边挂上铅帘,散射线可以大量的就近吸收,铅帘采用的是铅橡胶,尽量采用0.5mm或
以上铅当量的。
铅帘图片见下图,有的铅帘还可以配一片硬的铅帘,可以向上延伸遮挡住从病人水平方向发出的散
射线,非常有用,见第二个图片。
悬挂式铅帘或铅窗
悬挂式铅帘分落地式和天花板吊顶式,可以是铅帘,也可以是铅玻璃的透明防护。
如果能配上下面的悬挂式铅帘或铅窗,那么手术室的射线防护就完美了。
就是价格小贵。
铅眼镜
铅眼镜见下图,要注意购买时需要尽量选带侧面防护的铅眼镜,否则从侧面来的射线档不住
铅衣
铅衣是很长常见的手术室个人防护装备,铅衣的铅当量有0.25mm、0.35mm和0.5mm的。
对于100kV透视,0.25mm铅当量的铅衣可以降低90%的辐射剂量,0.5mm当量的铅衣可以降低97%的散射线伤害。
铅衣的最大问题是重,其次是不透气。
一个手术下来,大夫都是被铅衣压得腰酸背痛,浑身大汗。
所有许多大夫不愿意穿铅衣。
IAEA推荐的是两截形式的铅衣,见下图,包括铅裙和铅马甲。
可以采用0.25mm铅当量的,铅裙的下摆可以重合,铅衣的前襟也可以重叠,在前面提供0.5mm铅当量的防护,后背还有0.25mm铅当量。
铅裙的重量完全落在髋上,这样分体式防护的70%重量在髋上,只有30%的重量落在肩膀上。
可以有效缓解脊柱的压力。
而两截式也可以更好的透气。
两截式的防护服在万能的淘宝上也有:
还有一种铅裙是一小片,就象厨房用的半截围裙一样,很轻,可以用来保护关键部位,见下图。
铅围脖和铅帽
用来保护甲状腺
铅衣的保存
铅衣使用后只能挂起来,千万不能平放和折叠,铅衣里面的铅橡胶折叠后很容易变形,导致出现局部铅当量变薄!
更加不能拿出去用洗衣机清洗。
右下角的2个图片就是铅衣折叠后导致损坏,会出现射线泄露。
7.4 个人剂量监测
个人剂量监测就是监测在工作中受到的辐射剂量。
常见的是佩戴剂量笔。
剂量笔的种类很多,主要有胶片式,热荧光式、光激发荧光式和电子直读式、直读式的比较昂贵。
大部分医院用的都是前三种,这些剂量笔佩戴一段时间后需要送到专门的部门去测量累积的剂量。
送检周期根据工作性质,最大不超过3个月。
医院要建立每个放射从业人员的档案,记录从业以来的所有剂量。
测试机构会折算出等效的全身剂量、眼部剂量等参数。
剂量笔应该佩戴在左前方衣领上。
如果穿了铅衣,应该佩戴在铅衣后面。
记录的是人体受到的辐射。
如果手术时医生的手经常会暴露在球管发出的直射射线中,需要在手部佩戴专门的指戴式剂量笔。
国际原子能机构推荐的每月剂量限制为:
全身:0.5mSv/月
眼:5mSv/月
手和四肢:15mSv/月
一旦检测到当月或季度剂量超标,就需要调查是否是正常照射剂量超标还是误操作了,比如是不是
把剂量笔戴到铅衣外了,或剂量笔放在机器上了。
8. 减少C形臂发出的射线
终于写到这一章节了,这是作为产品研发工程师最拿手的了。
我们在C形臂开发中做了很多有用的
功能,有的是用来提高图像质量,有的能有效降低剂量。
但一直以来,很多医生和技师或护士使用C形臂时基本上只操作:开机--》放线看图--》关机。
考虑到这种情况,许多图像处理功能都实现了自动化,但
是一些降低辐射剂量的操作还是需要手工操作的!希望大家为了自己的身体着想,仔细阅读下面的各小节内容并在工作中实际运用!有时候操作得当可以成10倍的降低剂量!
下面分小节撰写,包括内容有病人摆位、减少射线强度(剂量)、减少射线时间的方法、其他方法(限束器使用、使用可拆卸滤线栅和可拆卸滤过)
看来很多地方医生都没有培训过,更别说剂量监测了。
建议大家说服主任,至少给每人配一套铅衣。
或至少搞块铅屏风。
或买点钡水泥给手术室涂上一定厚度,这样躲到门外也安全点。
IAEA也建议放线时能到手术室外的人员都尽量出去。
怕射线不是什么丢脸的事情,不怕射线的才是傻大胆。
可以躲后面.
铅衣确实重,特别是长大褂式的,上10公斤重挂在肩上。
发现前面章节介绍铅衣时没有提到这种长大褂铅衣,其实现在手术室配的绝大部分都是这样的铅衣。
穿这种铅衣有个技巧,需要把配的腰带扎紧,让下摆的重量通过腰带传递到髋上,缓解脊柱压力。
楼主刚才拍了两张,一张是没有扎腰带的,一张扎了腰带,感觉扎了腰带后腰上轻松了非常多,估计有2/3的重
量通过腰带传递到髋上了。
图中这种铅衣是0.25mm铅当量的,前襟很宽,可以重合起来实现前面
0.5mm铅当量防护,后背0.25mm铅当量防护。
铅眼镜是能防射线的。
我曾经也怀疑过,试过把铅眼镜和普通眼镜放增强器上透视,铅眼镜的成像一团漆黑,吸收射线效果很明显的。
下面是刚拍的三个眼镜对比,左下是铅眼镜(带侧防护的),中间是普通近视眼镜,右上是塑料机械防护眼镜。
注意这是直接放在射线下的,第一张成像是49kV 的图像,第二张成像是70kV 1.6mA ,在70kv 下,金属框眼镜的边框都看不到了,而铅眼镜的玻璃对射线的吸收还很明显。
因此对于散射线来说,0.5mm 铅当量的眼镜能吸收99%的射线。
图中的条纹是手机的相机采样刷新
率和监视器视频刷新率不同导致的摩尔干涉条纹,不是机器不行啊,呵呵
8.1 C形臂和病人摆位
本节介绍怎么通过调整病人和C形臂的相互位置来降低剂量和散射线。
8.1.1 正位时球管放床下
前面章节说到手术室里的散射线大部分都会朝向球管方向,因此把球管置于床下,配合床旁的铅帘,可以将绝大部分散射线吸收,大大的减少了辐射到手术室其他地方的散射线。
如果使用球管在上,增强器
在下的摆位,那么绝大部分散射线会射线空中和四面,很难屏蔽,导致手术室人员受辐射照射大大增加。
8.1.2侧位时球管朝向没有人的那一边,大家站到增强器这一边。
原理同上
8.1.3 病人尽量贴近增强器
这样可以大大降低焦点导致的图像质量下降,使图像更清晰。
病人靠近增强器必然远离球管,使达
到病人的射线强度降低,同时也减小了散射辐射。
8.1.4 透视的部位对准增强器中心
这是通用原则。
适合所有的机器。
如果不对准中心,很可能导致成像偏黑甚至出现废片,出现废片
也就意味着浪费了一次出线。
对于一些高档C臂,比如具有Autotrak功能的C臂,即使没有对准在增强器中心,由于机器具有类
似大家用的相机的自动对焦功能,也能清晰成像。
绝大部分进口C臂都没有这个功能,下面详细说说这是为是么原理。
C形臂有一个最重要的功能是自动曝光,也就是开机后摆好病人,开始放线,机器会自动根据图像
的亮度调节kV和mA达到一个稳定的值,此时图像会比较好。
自动曝光有点类似相机的自动对焦功能中。
大部分的C臂的图像亮度提取都是在图像的中心区域(直径中心40%~70%)见下面正位图中的红色圆圈,如果病人是摆在正中,成像会比较好,但是一旦摆偏了,就有可能导致kV和mA调节失常,从而出
现过暗的图像。
特别是拍脊柱图像时,正位时比较容易把脊柱对准增强器中心,但是侧位时要注意,不能简单的把
北部棘突对准增强器中心,而应该是预想一下椎体位置,把椎体部位对到增强器中心,保证人体覆盖了至
少在50%~70%左右的中心位置。
否则有可能出现废片,类似相机对焦对偏了。
下面的图片分布是某机器的脊柱正位,侧位正常片,侧位偏离中心后偏暗图像以及和侧位严重偏离
中心后导致的废片。
使用的是体模,和真实人体X光片有一定的差别。