乳腺 X 射线摄影系统讲座第四讲 胶片处理与增感屏

乳腺X 射线摄影系统讲座第四讲 胶片处理与增感屏——胶片探测器
J. Anthony Seibert
J. Anthony Seibert 先生，博士，美国加州大学放射医学系教授。

顾健编译，顾健先生，北京中医医院核医学科主治医师。

关键词：乳腺挤压 散射控制
近30年来乳腺X 射线摄影影像质量的提高很大程
度归功于增感屏—胶片探测器性能的提高以及胶片乳
胶设计的改进，化学处理工艺流程、胶片对比度和胶
片速度的提高。

一 胶片曝光和处理
1. 胶片曝光
乳腺X 射线摄影胶片的曝光是由单层增感屏与单
层乳胶胶片协同作用下完成的，对Gd 2O 2
S:Tb 光谱线(波长~545 nm 的绿色光谱)敏感。

为了达到较好的空间分辨率，增感屏被放置在暗
盒后方，X 射线从源发出穿过胶片后被增感屏吸收。

由于X 射线在到达荧光体表面或附近时已被衰减掉大
部分，从吸收点释放的荧光光子是各向同性的，这种
几何排列减少了X 射线的漫射，可以在胶片乳胶中较少胶片的乳胶包含光敏的卤扩散地记录X 射线分布。

化银复合物，大多是溴化银(AgBr)。

影像记录的第一步是X 射线与
荧光2. 胶片处理
片处理是提高胶片速度和影像质量的一个关键因素，取决于洗片的时间、试剂的化学活
性和剂(氢醌)，电子转换剂(菲尼
酮)，移出洗片机的时间，通常在90~150 s 之间。

、本
底+雾化物浓度，减少显
体作用后发出荧光，在胶片乳胶中形成一个潜影(Latent Image)。

4个或更多的银原子附着于乳胶中由于荧光体光子曝光形成的“敏感点”(Sensitivity Speck)周围，经化学转换形成可见的银粒，放大倍数大约为 5×109。

胶补给、显影剂和定影剂的温度和适当的烘干等多个环节。

胶片处理是通过浸泡在显影液后实现的，显影液成分包括还原抑制剂(溴化钾)，以及其它固化乳胶的化学化合物。

未显影的溴化银被硫代硫酸钠定影液(Na 2S 2O 3)所溶解，转换为可溶的硫代硫酸银( Ag 2S 2O 3)，在清洗池中被从感光乳剂中清除掉。

最后通过湿片烘干完成了胶片处理过程。

显影时间是从胶片片头进入到胶片片尾洗片中设定的显影剂的温度和试剂补充率取决于影像所期望的感光深浅(对比度、速度)。

如果显影剂温度较低，洗片速度会减慢，为了达到合适的光密度，照射的辐射剂量会相应的增加；如果温度过高，虽然洗片速度和胶片的对比度会提高，但本底+雾的值和放射摄影杂斑也会增加，对显影剂的稳定性也有不好的影响。

在显影和定影过程中，补给新鲜的化学溶剂对维持显影剂和定影剂的浓度、化学活性和成分也很重要。

对于难以维持试剂的稳定性和一贯性的小容量的洗片机，建议采用“满溢”补充(Flood Replenishment)方法。

对于新鲜的显影剂，增加“起动的”(Starter)溶液以很快的达到所需要的溴
影剂以确保胶片处理的均匀性。

水渍等伪影，所以烘干机
的温二 胶对比度和X 射线摄影对比度
. 被摄物体对比度、胶片对比度、X 射线摄影对比度
摄物体对比度(Subject Contrast)是X 射线在不同组织中的衰减差异。

的光密度分布的
差异时限，以获得发现肿块和微钙化所需
的灵敏度。

对于较厚的、腺体占多部分的乳腺，较窄的曝光时限是一个问题，因为对腺体组织
，以及定影剂中的硫代硫酸钠。

通过化学循环泵和滚筒搅拌试剂可烘干机可以消除胶片表面的潮湿，但烘干的太快可以造成一些如度应调节于还能有效地烘干时尽可能低。

片
1
被胶片对比度(Film Contrast)是乳腺X 射线片中，X 射线转换为荧光后所产生，受洗片条件、本底+雾和光学密度水平的影响。

乳腺X 射线摄影希望胶片具有高的对比度、窄的曝光的曝光不够而对皮肤曝光过量可导致影像信息的丢失。

X 射线摄影对比度(Radiographic Contrast)是被摄物体对比度和胶片对比度的乘积。

图1左侧显示乳腺X 射线摄影胶片特征曲线，纵轴为光密度，横轴为对数曝光量(mR)，此特
征曲低对比度对乳线影像中高密度腺
体及2. 线摄影胶片的特征曲线、梯度曲线、伽玛曲线
X 射线摄影胶片的特征曲线是X 射线曝光量变化所对应的通过光密度计测量的光密度(OD)
变化特征曲线的微分曲线，反映特征曲线的变化率(斜率)，即梯度与曝光量的关系。

线反映了胶片中曝光量变化对光密度的影响。

由于胶片对比度的非线性响应导致相等的被摄物体对比度(相等的曝光量)对应于不等的X 射线摄影对比度。

相等的被摄物体对比度对应不等的X 射线摄影对比度的情景可以从图1曲线的深色条带看出。

图1右侧反映胶片影像中低OD(趾端)及高OD(肩端)部分的皮肤线区的严重影响。

X 射
的曲线。

梯度曲线是伽玛曲线(“gamma”曲线)，是梯度与光密度的变化曲线。

图2显示光密度OD值与对数相对曝光量的变化关系。

曝光度和光密度的测定为模拟入射曝光量变化来产生和跟踪胶片对比度响应及胶片处理提供了一套简便的方法。

模拟的曝光量是由曝光表所提供的，曝光表是利用校正的步进模式使胶片生成光密度(OD)的变化。

图2显示由与稀土屏的发射线近似谱特征的、模拟的、可重复的校正X射线源所产生的曝光
度条带。

每21条对应于0.15对数曝光量差。

用密度计测量处理后胶片特征曲线对光密度的响应。

图3左侧图中实线为胶片特征曲线，反映在给定的曝光量下所获得的光密度。

图中虚线是梯度曲线，它是特征曲线的微分，反映特征曲线的变化率(斜率)，即梯度与曝光量的关系。

图3右侧为胶片伽玛曲线，反映梯度与光密度的关系。

伽玛曲线的高度代表对比度，该曲线
显示了高对比度(梯度高于2.5)对应的光密度范围。

伽玛曲线是检测胶片处理中微小变化的手段。

伽玛曲线的高度作为光密度的函数代表了胶片对比度，同时也是一个灵敏的指数用于了解
胶片处理的不同差异。

伽玛曲线下面的面积可以作为比较和计算胶片的反应度的次级方法。

图3伽玛曲线显示当光密度低于1~1.2，以及光密度高于2.5~3时，对比度将显著损失。

大多
数乳腺X射线片脂肪组织的OD值为1.5~2，纤维腺体组织的OD值低于1。

这样低的胶片对比度
使腺体组织的病变比脂肪组织中的病变难于发现，这与病变的显著性及组织重叠无关。

3. 阅片条件
适宜的阅片方式是为了尽可能的显示胶片的信息。

这需要提供一个明亮的、舒适的、放射科医师不会感到疲乏的环境。

乳腺X 射线摄影的专用阅片器亮度最少应达到3000堪/m 2
(1堪 = 0.981国际烛光)，应具备均匀的，颜色匹配的光源及散光器。

应该把阅片器附近的灯遮起来，使外部的眩光减少到最少，房间内的不必要的灯要关掉以减少室内照度。

应该有一个高亮度的光源(Hot Lamp)用来阅读乳腺X 射线片中高密度的部分。

好的阅片条件可以使放射科医师易于发现乳腺影像是否曝光合适，位置是否正常，是否有病人移动出现的伪影。

三 增感屏—胶片的空间分辨率
1. 决定增感屏—胶片影像空间分辨率的因素
决定增感屏—胶片影像空间分辨率的因素有：
(1)增感屏荧光体涂层的厚度；
(2)荧光体涂层颗粒的大小；
(3)增感屏阵列的光吸收染色；
(4) 增感屏—胶片的接触程度。

标准速度的增感屏—胶片探测器的荧光体涂层厚度是33~35 mg/cm 2 Gd 2O 2S:Tb 。

中等速度的探测器的涂层要稍微厚一些。

较高速度的增感屏荧光体由于较高的光漫射会造成分辨率的损失。

增感屏和胶片接触的不够紧密(比如由于灰尘或气泡)会使探测器达不到固有的空间分辨率和造成伪影。

2. 空间分辨率
系统空间分辨率是由增感屏—胶片探测器的固有分辨率和X 射线焦点的尺寸及物体放大倍数等因素综合形成。

因此，放大倍数大于1.2×时应选择小的X 射线焦点 (0.1 mm)以获得足够的空间分辨率。

3. 调制传递函数
图4说明了调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF) 对于放大倍数 1.1，1.5，1.8分别选用 0.3 mm，0.1 mm焦点的分布图以及选用较大的焦点和较高的放大倍数所造成的图像信息传递的降低。

对于放大倍数为1.5×0.3 mm焦点的截止空间频率为6.7 lp/mm，而选用0.1 mm焦点时，截止空间频率则可达到20 lp/mm，说明了对于选择放大摄影时，应选择较小的焦点的必要性。

尽管为保持球管电流较低水平，曝光时间会延长。

延长曝光时间时，病人的移动造成模糊也是的一个问题。

系统的总分辨率是包含模糊因素的各项调制传递函数的乘积，包括探测器、焦点半影、病人的运动、X射线源的运动等综合因素。

系统空间分辨率的测量是用一个放置在4.5 cm厚塑料体模衰减器上的一个20 lp/mm的高分辨测试样体，分别在平行和垂直于X射线阴阳极轴的方向上测试。

增感屏—胶片探测器的分辨率在与阴阳极轴垂直方向上应达到13 lp/mm，平行方向上应达到11 lp/mm，对于不放大摄影选用 0.3 mm焦点，放大摄影选用 0.1 mm焦点。

四屏—片的噪声
1. X射线摄影的噪声的来源
X射线摄影的噪声是对于一个均匀曝光增感屏—胶片暗盒中经处理的胶片上的不希望有的光密度上的变化。

噪声的主要来源是：
(1)X射线量子斑点；
(2)增感屏结构和X射线产生荧光过程的变异
(3)胶片的颗粒度；
(4)X射线的阳极足跟效应(Anode Heel Effect)；
(5)胶片处理的伪影。

通过胶片影像的噪声可以判断乳腺X射线摄影的精细细节。

如果乳腺X射线片被拿近看或通过光学放大，可以看到比常规胶片影像(如X射线胸片)更明显的噪声。

所以说噪声是乳腺X射线
摄影的质量控制的一个指标。

2. 增感屏结构噪声与胶片颗粒度噪声
增感屏结构噪声(Screen Structural Noise)和增感屏涂层的厚度不同导致了单位X 射线吸收后转换为荧光光子数量的局部差异。

胶片颗粒度噪声(Film Granularity Noise)是由于银微粒的随机分布造成的。

在空间频率大于每毫米几线对的情况下，胶片颗粒度是胶片影像的主要噪声来源，用粒度较细的胶片可以减少这一噪声。

乳腺X 射线摄影“噪声”的最大限制是重叠解剖结构，影响对乳腺可疑病变的可见性。

挤压乳腺和从不同角度投影摄影(比如上下位，中侧斜位)能减少这些噪声。

3. 阳极足跟效应
阳极足跟效应(Anode Heel Effect)是由于X 射线管中具有一定能量的聚焦电子束打到阳极表面后会深入阳极表面，从阳极表面下发射出的X 射线，在阳极内所走的路程不同，被阳极自吸收的程度不同，靠近阳极尖端(阳极侧)的路程长、X 射线强度减低的多，靠近阳极跟部(阴极侧)的路程短、X 射线强度减低的少，最终导致X 射线强度分布不对称，不对称的程度与阳极角的大小有关。

阳极足跟效应导致乳腺X 射线照片的前端的本底强度减弱，物体的可见性减低，特别是在放大观察的情况下。

五 增感屏——胶片的速度
1. 增感屏—胶片探测器的速度
增感屏—胶片探测器的速度是基于获得“本底+雾”以上、光密度1.0所需曝光量的倒数。

对于乳腺X 射线摄影的增感屏—片探测器，达到这个水平的入射曝光量为10 mR 量级，以伦琴倒数 (R -1)计算的绝对速度是
1-100R 0.01R 1=。

作为对比，普通稀土元素X 射线摄影探测器的绝对速度为~2000 R -1至~4000 R -1。

以相对速度计算，设标准速度的乳腺X 射线摄影增感屏—胶片探测器速度为100(速度单位)，中等速度的增感屏有一个较高的相对速度150~190，后者通常用于低剂量筛选和放大摄影。

2. 影响增感屏—胶片探测器速度的因素
影响增感屏—胶片探测器速度的最大因素是X 射线探测效率及荧光体增感屏的转换效率，即每单位入射X 射线转换为光子的数量。

影响胶片速度的因素包括：胶片的类型、乳胶荧光谱线的匹配、胶片洗片条件、倒易律失效(Reciprocity Law Failure)和潜影衰退(Latent Image Fading)。

胶片乳胶的特性，特别是晶体结构的形状和分布的革新使新的胶片产品有更大动态感光范围和高的对比度。

胶片乳胶的灵敏度需要增感屏的荧光发射和胶片乳胶的匹配以期获得所希望的胶片速度，并且不与暗室中的安全灯光匹配，以免出现本底雾。

洗片条件包括显影剂温度和活性对胶片速度有很大影响。

周围环境的温度、湿度、储存条件和胶片的寿命都对总体的胶片速度有影响。

3. 倒易律失效
倒易律是指如果入射X 射线总曝光量是一样的，则不管照射率是多少，胶片冲洗后所得的
影像的光密度也是一样的。

倒易律失效指当曝光时间过短或过长时，使胶片速度降低。

这是对倒易律的违反。

过长的曝光时间在乳腺X射线摄影中很常见，在这样的条件下，在一次过长的曝光时间中产生的光子较少，不足以产生足够的银原子激发潜影。

曝光时间延长 1~2 s，X射线的曝光量要增加15 %才能使胶片获得的同样光密度。

大多数，但不是所有的现代乳腺X射线摄影系统在过长的曝光时间时都提供补偿机制以获得所需的光密度(OD)。

4. 潜影衰退
潜影衰退是指由于增感屏—胶片曝光和胶片洗片过程之间数小时的间隔导致胶片的光密度丢失。

这是由于银原子的不稳定性，使潜影中心数目减少，超过4 h的耽搁，胶片速度的损失会达到10 %。

六伪影
伪影(Artifacts)是指和解剖结构无关、叠加在乳腺影像中的不需要的信号。

叠加的噪声和混杂信号会使影像质量受到影响，可能会掩盖真正的病变，或者如果伪影好像是病变一样，会使影像的准确性受到影响。

在乳腺X射线摄影过程的每一个环节均可能引入伪影，包括X射线管、X射线过滤器、挤压板、乳腺支撑板、滤线栅、暗盒套、荧光体增感屏、胶片、处理器、暗房、阅片器等都是可能的源头。

乳腺X射线摄影的质量控制程序给出了伪影的评价方法，大部分伪影是由于胶片和胶片的处理。

由于曝光时间过短以及在曝光过程中布凯机构失灵，滤线栅伪影同样很常见。

（全文完）
来源：《世界医疗器械》
出版日期：2008年3月。