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胶片扫描技术和胶片扫描仪

发布时间:2015-05-18作者:器械科整理

随着医院数字化进程的加快,医院放射科对X光胶片的管理和检索提出了新的要求。规模较大医院放射科均购置了CR或DR系统,使普通放射影像数字化,加快了数字化放射科建设的进程,提高了诊断质量。但中、小规模医院放射科如何跟上时代的步伐,将X线胶片数字化是一个值得讨论的话题。



一、医院对胶片数字化的需求

1、胶片管理的问题

在现代化的医院里,图像在疾病诊断中占有非常重要位置。过去,这些图像主要是各种X线胶片。为了提高胶片的利用价值,放射科不得不建立各自的片库来贮存数量庞大的胶片,这就是所谓“归档”或“存档”,即对胶片的手工管理。上述管理方式的缺陷非常明显。其次,资料的查询速度慢,图像的传递也需要大量时间。第三是异地医生同时观察一幅图像(如远程诊断或电话会诊)的愿望不可能实现。第四、胶片的丢失和变质也是一个难以解决的问题,给病人的复查比较及教学科研带来很大的困难。

 由于经济的发展不平衡,有些医院一方面无力购置CR、DR,或者即使安装了CR、DR部分病人不能接受CR、DR检查高昂的费用,仍要依靠X线胶片进行X线诊断。将X线胶片数字化显得十分必要。在计算机技术高度发达的今天,将X线胶片数字化已成为可能。其基本配置包括透射式扫描仪、计算机、及相应的软件。

 

2、对胶片数字化的性能要求

 目前,最常用的扫描是各种类型的反射稿(如书本、杂志、文件、照片等),而X线胶片是透射稿。因此,X线胶片数字化需要透射式扫描仪,而不能使用普通的反射式扫描仪。

 透射稿的一个特点是对扫描设备的分辨率要求颇高。扫描设备的分辨率以dpi(dot per inch)为单位,即每英寸的点元数。医学专用的胶片扫描仪可以设置分辨率,一般最高分辨率可达2400dpi或更高。

 透射稿的另一个特点是密度范围大,也就是图像的亮部和暗部对比非常强。扫描仪的“动态范围”这个参数,这是平时不太关注的扫描仪的一个重要指标,它表示一台扫描仪能够分辨的明暗范围,用最亮处到最暗处的对数值之差作为衡量指标,是选择扫描仪的重要依据。要完美地捕捉到胶片上的层次信息,动态密度范围必须要达到3.2D以上。

 在处理速度上,医学专用的x光胶片扫描仪也要求颇高。一个医院的放射科一般每天得处理几十张甚至几百张x光胶片。如此巨大的处理量,对扫描仪的处理速度也是一个考验。

 

3、胶片数字化管理给医院带来的效益

 随着计算机技术的日新月异,PC机已经完全能够满足胶片数字化的处理要求。X线胶片经扫描仪扫描后转变成符合DICOM3.0的影像文件,将影像文件通过CD-ROM储存于光盘,或直接存入医院的PACS系统中。

     a) 方便查询病人信息: 计算机将病人资料制作成永久性列表存放在计算机的硬盘中,并建立多种查询方式,如姓名、X线号、检查日期、电话号码、住址、疾病分类等查询。运用最方便的查询方式查询到病人资料后,计算机提示该病人影像资料的盘符,简化了查询难度;

 运用计算机进行疾病分类,大大方便了资料的归档和整理;

      b) 易于观片: 对图像亮度、对比度的调节及伽玛校正来观察图像,提高诊断质量,减少了漏诊的发生;

        c) 避免了医患矛盾,化解了部分医疗风险。将原始的X线胶片交给病人,方便病人就诊,避免了医患矛盾;影像资料是重要的医疗资料,举证倒置时起着重要的作用,将病人的影像资料储存在光盘上,光盘可以存放十年以上,必要时可以通过激光胶片打印机重新打印,化解了部分医疗风险;

      d) 节省费用: 可以取消片库,节省了房屋和胶片管理费用。

      e) 轻松实现远程会诊:数字化图像可以转变为JPEG格式或DICOM2000文件,便于因特网传输,实现远程会诊。

         f) 与CR、DR相抗衡的竞争力:X线胶片数字化处理系统具有中文病历报告系统,此系统不仅可以书写个性化的X线诊断报告,还配有人体各系统、各种疾病的X线诊断报告模块,提高报告书写速度,提高工作效率,还可以做到图文并茂,提高报告的档次。将DICOM格式图像文件转变为JPEG格式,便于制作多媒体幻灯。另外,它不仅将X线胶片数字化,还可以将CT、MR胶片数字化以节省CT胶片,同时还可以随心所欲地将你看到的各种胶片进行数字化存储,用于业务学习及教学科研。

 

二、x光胶片扫描技术介绍

 1、普通扫描或摄像设备为什么不能应用于X光胶片扫描

 i) 普通扫描仪:普通扫描仪不能应用于X线胶片扫描的原因在于普通扫描仪均为“反射式”,而胶片扫描需要“透射式”。用普通扫描仪扫描出来的胶片漆黑一片,完全不能应用于X光胶片的数字化。

 ii) 普通扫描仪+透射适配器:较简易的透射式扫描仪是在普通扫描仪上加一个透射适配器,就可以从透射稿中捕捉到基本满足需求的数码图像。透射适配器的原理就是用一个光源来替代扫描仪原来的上盖,把扫描光源由稿件下方移至稿件上方,让透射过稿件的光线经过镜头和数个反光镜成像在CCD表面。 

从原理上讲,加透射适配器的扫描仪在一定程度上可以用于胶片扫描,但其有几点局限性使其不能应用于高精确数字化的X光胶片扫描:

其一:扫描尺度的限制。普通扫描仪的扫描范围太小,一般都为8.5”×11.7”;而一般的X光胶片又太大,以14”×17”居多。

其二:动态密度范围的限制。动态密度范围就是表示扫描仪所能探测到的最淡颜色和最深颜色间的差值。这是平时不太关注的扫描仪的一个重要指标,但却是选择扫描仪的一个重要依据。普通扫描仪对此项指标一般为2.5D。要完美地捕捉到医用胶片上的层次信息,动态密度范围要达到3.2D以上。

其三:感光元件的限制。普通扫描仪价位低廉,其使用的感光元件也相对粗糙。而医学专用的胶片扫描仪由于其高精度的要求,必需使用高精密的感光元件。这就如普通照相机和摄影家使用的高级照相机的区别一样。

其四:光源导致“牛顿环”现象的限制。由于普通的扫描仪一般都为固定的点状光源,在扫描过程中对扫描稿件的照射的光亮度不均匀,由此导致“牛顿环”现象。例如,我们扫描一个正方形的表格,如果将扫描的结果进行放大,将发现正方形的直线变成了略带弧度的“直线”。虽然通过软件技术对这种光亮度不均匀进行了校正,但不能从根本上消除这种误差。

其五:扫描速度的限制。普通扫描仪由于其机械传动装置的限制,使其不能达到放射科对x光胶片数字化的要求。

 

iii) 数码相机:数码相机作为当今常用的摄像设备应用于我们的日常生活中,但应用于x光胶片的数字化,其并不符合要求:

 其一:数码相机虽有一定的“透射”功能,但终归还是“放射”式设备,无法真正完成“透射”式设备的功能要求。

 其二:在分辨率上也不能和医学专用扫描仪相比。例如,当今600万象素的数码相机是非常不错的,如果以其长宽比3:2计算的话,即为2000×3000个Pixel,此数值再除以14”或17”的话,其分辨率大约为100-200ppi。ppi与dpi虽有差异,但基本相同。

 其三:数码相机的使用人为因素太大。距离的远近、光线的明暗、操作的抖动等都对图像质量产生关键性的影响。

 

2、医学专用胶片扫描仪技术介绍

 根据上面的叙述,大家已经基本了解了医学专用胶片扫描仪的一些技术。为使大家更明了,在这里总结如下:

 a) 医学专用胶片扫描仪必须为“透射”式设备。

 b) 必须要较高的分辨率

 c) 必须有较高的动态密度范围。

 d) 必须有较好的扫描速度。

 根据扫描方式及构造的不同,医学专用胶片扫描仪可分为平台式和卷筒式2种。

 

平台式扫描仪原理:

 根据光源的类型和扫描方式不同,透射适配器又可分为光源移动式和光源固定式两种。

 前者光源移动式是比较传统的透射式扫描技术,在这个厚度和重量都不小的上盖中,有一套和扫描仪移动成像部分差不多的结构,但上下是颠倒的,最下面一层是玻璃,再往上是由灯管组成的光源,然后是导轨和驱动电机。扫描透射片时,透射稿适配器中的灯管通过扫描仪于下面的成像部件同步运行,一起扫过整个幅面,获得透射光图像。当然,在整个过程中原有的光源不会发光,以免透射稿表面的反光影响扫描效果。相比之下,固定式的透射适配器就更容易理解了,它就象一个发出均匀光线的特殊的“顶棚”,照亮了整个扫描区域,让成像部分从容地读取透射稿的信息。

 

专业滚筒式扫描仪的应用:

 X线胶片是黑、白灰阶组成的影像,包含丰富的信息。尤其是胸部X线片,肺野透光为较暗灰阶,其内有肺纹理,肺纹理的粗细、分布、边缘对诊断有着非常重要的作用,扫描后必须显示清楚。运用一般的扫描仪扫描所得到的影像X线胶片上的较暗的区域影像显示不清晰,要将较暗区域显示清楚就必须用专业滚筒式扫描仪来实现X线胶片的数字化。它通过光电倍增管来逐点拾取图像信息,可以达到很高的分辨率,特别是暗部层次丰富准确,但进口专业滚筒式扫描仪价格昂贵,严重制约了X线胶片数字化处理系统的推广,开发出一种价格适中的数字化扫描仪是解决问题的关键。目前国内已有厂家开发出了的滚筒式扫描仪,相信必定会对X线胶片数字化的普及起到积极的推动作用。

 

三、目前市场上医学专用胶片扫描仪介绍

 目前,在国内市场中,主要有3个厂家生产的医学专用胶片扫描仪:美国的Vidar System公司;深圳的安健公司;西安的海光公司。

 1、Vidar System公司

 Vidar System公司是美国专业扫描仪生产厂商。近些年,其医用扫描仪独占中国市场,其生产的VXR-12 plus和VXR-16 plus在中国有很好的销售业绩,其近期主推的DiagnosticPro Plus 和 Sierrra Plus 也有不俗表现。但由于其市场的垄断性,其价格偏高,难以为中小医院所接受。

 其生产的医学专用扫描仪为滚筒式。 

 

2、深圳安健

 深圳安健公司今年初推出了Angell-600和Angell-880两种型号的医用扫描仪产品,以其优异的扫描质量、完善方便的图像后处理系统、以及良好的价格和一体化的设计赢得了市场的青睐,对Vidar产品的垄断地位构成了冲击。

 其生产的医学专用扫描仪为滚筒式。

 由此可见,X线胶片数字化处理系统仅需较少的投资,却能发挥出类似CR、DR的功能,具有与CR、DR相抗衡的竞争力。医疗费用的降低,医院会赢得部分低收入人群的医疗市场。

 

总之,X线胶片数字化处理系统在我国现阶段的国情下,在X线影像数字化的进程中起着对CR、DR的补充作用。它不仅可以数字化X线胶片,而且也可以数字化CT、MR胶片,是中、小规模医院建立数字化放射科的好帮手。 

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