移动式C形臂X射线机选购指南(完整版)

作者作者作者作者：Radioham 移动式移动式移动式移动式 C 形臂形臂形臂形臂 X 射线机选购指南射线机选购指南射线机选购指南射线机选购指南 完整版 Rev1 2013.9 版权所有， 可以自由下 载使用， 转载请保证本 文的完整性。 未经书面同意， 本文的 部分或全文不得用于 任何商业用途。 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 1 / 24 写在前面的话写在前面的话写在前面的话写在前面的话 几年前就准备撰写此文， 简单列了提纲并撰写了很少一部分后就放到百度百科上了， 后 来工作一忙就一直拖拖拉拉的没有完成，原文的浏览量过千，看来还是有不少人看的。这次 终于完工了， 却发现原来的账号密码忘了登录不了， 密码也找不回来了。 只好使用 Radioham1 登录。 本人从事 C 形臂工作十余年，看到几十家国产品牌 C 形臂厂家良莠不齐，在国内低价 打成一片，在国际上几乎看不到国产 C 形臂的身影。个中原因多种多样，恐怕最重要的一个 原因就是山寨泛滥，在医疗设备行业的山寨泛滥后果很严重，是会要人命的。和几家有一定 开发实力的 C 形臂厂家聊起来大家都很无奈， 做 C 形臂的厂家有的 2 个人就可以成立公司， 没有厂房照样能生产，注册证还没有批准就敢卖，凭着一张注册证就可以随意修改配置，更 换重要零部件去销售。部分厂家靠挖人盗窃别人技术，然后低价竞争，出现劣币驱逐良币的 现象。最有趣的是有一家山寨公司的产品也被人山寨了，连 bug 都被一起山寨了。 医疗设备行业是一个很严肃的行业， 动不动就和人命相关， 大公司都认为做医疗设备就 像走钢丝，务必小心翼翼。哪想到中国的 C 形臂行业山寨盛行，比手机行业的山寨还严重。 山寨手机行业已经大洗牌， 出现了几家有实力的手机公司， 而国产 C 形臂却还在山寨之山寨 中，没有一点洗牌迹象，看得让人痛心。 我真心不想我的亲朋好友生病时去医院， 医生使用的是性能差， 没有安全保障的医疗设 备给他们看病。 本文希望能给要采购 C 形臂的医院一个技术参考，希望大家买到合适的产品。 2013.9.20 摘要： 本文介绍了骨科 C 形臂的关键部件及其性能参数以及一些参数陷阱， 最后给出了一些 国际国内 C 形臂生产商的网址链接。 关键词：骨科 C 形臂 X 射线机 选购 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 2 / 24 目录目录目录目录 1 前言 . 3 2 购买前的需求分析 . 3 3 C 形臂的结构及性能参数 . 4 3.1 X 光发生器 . 4 3.2 限束器（Collimator） . 9 3.3 滤线栅 . 10 3.4 探测器 . 12 3.5 C 臂机械参数与性能 . 15 3.6 监视器 . 17 3.7 图像处理及性能评价 . 17 3.8 其他功能 . 20 4 3D 功能. 21 5 G 形臂 . 21 6 C 形臂的生产厂家 . 22 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 3 / 24 1 前言前言前言前言 关于本文关于本文关于本文关于本文 由于微创手术的逐渐普及，C 形臂在国外发达国家应用非常普遍，几乎每个骨科手术室 和介入室都有一台 C 形臂，许多医院都有 10 台甚至几十台 C 形臂。反观国内，许多 3 甲医 院都只有 12 台 C 形臂，随着经济的发展，C 形臂在国内骨科及一些介入科室的应用越来 越广泛，国内国际厂商每年在我国销售的 C 形臂数量高达 2500 台以上。国际国内的 C 形臂 厂家良莠不齐，医院有时候会花了高价却买到适合自己医院使用的设备。 笔者从事 C 形臂相关工作 10 年，长期跟踪国内国际 C 形臂市场信息。见到了许多招标 投标中的参数陷阱及假参数。由于医疗设备是一种治病救人的机器，如果机器质量不好，在 手术过程中出现故障将导致医疗事故。 本文将从技术的角度解析 C 形臂的一些关键部件和性能参数，希望给有购买 C 形臂设 备的医院提供相对全面客观的技术信息。 关于关于关于关于 C 形臂的名称形臂的名称形臂的名称形臂的名称来源来源来源来源 C 形臂有一个球管， 一个探测器， 二者固定在一个 C 形的臂上（见图 1） ，因此而得名。 在中华人民共和国医药行业标准 YY/T 0744-2009 移动式 C 形臂 X 射线机专用技术条 件 中定义了标准中文名称为移动式移动式移动式移动式 C 形臂形臂形臂形臂 X 射线机射线机射线机射线机， 标准中将其简称为 C 形臂形臂形臂形臂 X 射线机射线机射线机射线机。 在业界的叫法也很多，如 C 形臂、C 型臂、小 C、骨科 C、骨科机、C 形臂 X 光机 具有 C 形的臂的 X 光机还有固定式 C，又叫大 C，主要应用在血管和心脏介入上。其功 率一般都高达 60100kW。本文讨论的是带轮子可移动的 C 形臂，下文简称 C 形臂。 有时候业界也把能做介入，具有 DSA（数字减影血管造影）功能的 C 形臂叫做中 C；用 于骨科的 C 形臂叫做小 C。 在购买 C 形臂时需要分析自己的需求， 然后收集厂家参数信息进行分析。 下面先介绍需 求分析，然后分析 C 形臂的重要部件及参数，最后着重强调一下购买 C 形臂时存在的常见 误区。 图 1 C 形臂主机 2 购买购买购买购买前的前的前的前的需求需求需求需求分析分析分析分析 由于 C 形臂都是在手术室使用，医院购买 C 形臂的需求一般都由相关科室发起。有关 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 4 / 24 部门在评估 C 形臂时需要明确区应用需求： 是纯粹骨科类、 骨科为主兼顾部分少数周边介入、 周边介入还是心脏。 现在市场上的 C 形臂都具有透视功能和胶片拍片功能。由于 C 形臂的拍片功率比最普 通的 200mA 机器都小，并且随着 DR 的普及，模拟胶片已经逐渐退出了，许多二级及以上 医院已经淘汰了洗片机。即使一些乡镇医院也是普及了 200mA 拍片机。因此实际上现在的 医院使用 C 形臂只是用来在手术室做透视，笔者在国内几乎没有见到任何医院用 C 形臂做 拍片。 因此现在的 C 形臂具有的拍片功能和拍片参数只是在竞标时有用， 没有任何实用价值。 骨科类骨科类骨科类骨科类：整骨、复位、内外固定，疼痛治疗（如椎间盘介入，颈椎介入） ；体内取异物 在骨科应用中对 C 形臂的要求较低，一般要求系统分辨率大于等于 1.4 线对/mm 即可，kV 达到 110kVp，mA 达到 8mA，发生器功率 2.2kW 就足以满足以上临床应用 介入类介入类介入类介入类： 心外科 （内科） 心脏放支架、 植入起搏器、 介入治疗等； 神经外科造影； 肿瘤介入； 四肢血管介入；普外食道支架、腹腔盆腔脏器介入如逆行胆道造影等。 在介入应用中除了骨科应用的基本要求外，还要求 C 形臂必须有 DSA 功能，最好还要 有路径图（Roadmap）功能和电影采集及回放功能。周边介入需要 DSA 帧率达到 12 帧/秒即 可。对于心脏应用，一般要求机器最大功率达到 15kW。kV 达到 120kV，mA 达到 100mA 以 上，电影采集时的帧率达到 25 帧/秒，脉冲曝光脉冲宽度小于等于 10ms。 如果是骨科为主兼顾部分少数周边介入骨科为主兼顾部分少数周边介入骨科为主兼顾部分少数周边介入骨科为主兼顾部分少数周边介入，那么只要骨科机的功能加上 DSA 即可 在购买时当然还要考虑价格、厂家信誉、机器可靠性、售后服务情况等。本文只谈技术 层面的事情。大家选购 C 形臂时要注意：国内设计生产 C 形臂的厂家大概有 30 多家，在国 内销售的国际品牌也至少有 20 家以上。国际品牌中有 GE、西门子、飞利浦和奇目等一些大 品牌，也有一些国外小厂家的 C 形臂产品质量也是良莠不齐。一句话，一些国际小品牌不一 定比一些国产品牌好！ 3 C 形臂形臂形臂形臂的结构及的结构及的结构及的结构及性能性能性能性能参数参数参数参数 常见的 C 形臂见图 1 所示。 图 1 是 C 形臂的主机，图 2 是工作站。有的一体机把主机和工作站合并了，好处是占 地小，缺点是在进行骨科手术时经常需要移动 C 形臂主机，而此时监视器会随着移动。 C 形臂的主要子系统包括：X 光发生器、限束器（Collimator）、操作面板、曝光控制 器、滤线栅、影像增强器（或平板探测器）、摄像头、图像采集卡、图像处理单元、监视器 以及工作站架（部分一体机没有这个架子）。 3.1 X 光发生器光发生器光发生器光发生器 X 光发生器包括 X 射线管、高压发生器和逆变器。在 C 形臂中，绝大部分都采用的一 体化球管（Monoblock） （标准名称为球管头 Tube Head） ，一体化的意思是把球管和高压 发生器集成在一个油箱中，这样的设计能满足 C 形臂的基本需要而且成本低，但是由于高 压发生器也会产生热， 因此一体化球管的长时间工作能力不如分体的好， 少数厂家为了提高 一体化球管的散热率，在油箱外上加了水冷循环。大功率机器如 CT 和拍片机以及部分 C 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 5 / 24 形臂的球管和高压发生器分别位于两个油箱， 二者用高压电缆连接。 这样的好处是球管的发 热只来自 X 射线管，散热比较好；缺点是价格贵。 下面具体介绍 X 射线管、高压发生器和逆变器的性能参数，供大家在选购 C 形臂时参 考。 3.1.1 射线管参数射线管参数射线管参数射线管参数 ? 额定额定额定额定 kV mA，这是 X 射线管的基本参数。 ? 阳极类型阳极类型阳极类型阳极类型 X 射线管按照阳极种类分为固定阳极和旋转阳极。一般来说，小于 5kW 的都采用固定阳极，大于 5kW 采用旋转阳极。 ? 焦点尺寸焦点尺寸焦点尺寸焦点尺寸：焦点越小，图像质量越好，但焦点小了不能承受大的电流。从临床应用 看，焦点大小决定了 C 形臂瞬间最大功率，焦点越大，可输出的功率就大。一般固 定阳极的球管焦点都有两个，小焦点尺寸为 0.50.6mm，大焦点为 1.41.8mm， 小焦点用于透视， 大焦点用于拍片。 用在 C 形臂上的旋转阳极焦点常用的是小焦点 0.3mm，大焦点 0.6mm。 ? 阳极热容量阳极热容量阳极热容量阳极热容量 表征的是阳极在从室温开始工作到最大额定温度时最大能吸收多大的 能量。越大越好。 ? 阳极最大散热率阳极最大散热率阳极最大散热率阳极最大散热率表征的是阳极在温度达到额定最大时的散热效率， 越大越好。 阳极 热容量越大，散热率越大，那么该球管在较大功率下工作的持续时间就越长。 图 3 是阳极加热和散热曲线。 这是业界比较好的一款固定阳极球管， 虽然额定功率 只有 2.2kW，但透视功率可以在 660W 工作 10 分钟，这种球管特别适合用在 C 形 臂上。 图图图图 3 阳极加热和散热曲线阳极加热和散热曲线阳极加热和散热曲线阳极加热和散热曲线 3.1.2 高压发生器和逆变器参数高压发生器和逆变器参数高压发生器和逆变器参数高压发生器和逆变器参数 高压发生器和逆变器是密不可分的，因此我们一起分析其参数 输出功率输出功率输出功率输出功率 ? 额定输出功率额定输出功率额定输出功率额定输出功率： 国际标准特别指出额定功率是在 100kV， 机器能持续 0.1 秒的最大 mA， 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 6 / 24 把 100kV 乘以此时的 mA 就得到了额定功率。 ? 最大输出功率最大输出功率最大输出功率最大输出功率：一般来说，最大功率等于额定功率，但有的可以用在心脏手术中的 C 形臂必须具有很窄的脉冲曝光（如小于 10mS） ，此时的脉冲 mA 可以很大，因此最大功 率可以很大，但是由于脉冲宽度比 0.1s 窄，不能称为额定功率。 由于现在的 C 形臂基本上都具有拍片功能， 而拍片的功率比透视的功率大， 因此几乎所 有的 C 形臂标识的额定功率都是指拍片功率， ? 输出功率上的陷阱输出功率上的陷阱输出功率上的陷阱输出功率上的陷阱 误区误区误区误区 1：许多竞标中都规定机器的额定功率必须为多少，由于 C 形臂都是把拍片功率作为额 定功率，前面已经说过，几乎没有医院用 C 形臂拍片。因此医院在比较不同机器时关注额定 功率其实关注的是一个基本上永远不会使用的参数。 由于医院只用透视功能， 因此建议大家 应该更多关注透视的条件，见下文。 误区误区误区误区 2：有的 C 形臂的额定功率是在特点的国家或特定的电源条件下才具有的，如下表的参 数 参数 值 最大 kV 110kV 最大 mA 20mA 额定功率 3.15kW 仔细看会发现上面的参数是自相矛盾的，因为最大 kV 乘以最大 mA 才能达到 2.2kW， 根本达不到 3.15kW，仔细查阅手册可以发现，有的厂家的 C 形臂是可以输出 3.15kW 的，但 是有限定条件，比如是在某些国家的电源条件下，这机器才能输出 3.15kw。也就是说买到 的 3.15kW 的机器，但是在中国是有可能出不来 3.15kW 的功率。 拍片和透视拍片和透视拍片和透视拍片和透视参数参数参数参数 由于现在的 C 形臂都有透视和拍片功能，因此都会给出相关参数 下表给出了阳极类型、拍片和透视参数对比。 参数 A 机器 B 机器 C 机器 阳极类型 固定阳极 固定阳极 旋转阳极 拍片 额定功率 2.2kw 3.5kW 5kW kV 范围（kVp） 40-110 40-110 40-110 mA 范围（mA） 固定 20 20-35 10-50 mAs 1-80 1-150 1-300 连续透视 kV 范围（kVp） 40-110 40-110 40-110 mA 范围（mA） 0.1-4 0.1-4 0.1-4 增强透视 kV 范围（kVp） 40-110 40-110 40-110 mA 范围（mA） 0.2-12 0.2-8 0.2-8 脉冲透视 kV 范围（kVp） 40-110 40-110 40-110 mA 范围（mA） 0.1-12 0.1-8 0.1-8 半剂量透视 kV 范围（kVp） 40-110 40-110 40-110 mA 范围（mA） 0.1-2 0.1-2 0.1-2 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 7 / 24 数字点片 kV 范围（kVp） 40-110 40-110 40-110 mA 范围（mA） 1-16 1-8 1-8 从表中可以看出 B 机器和 C 机器额定功率大，拍片参数非常好。而 A 机器拍片参 数差，但透视参数好，最大透视 mA 大，那么在遇到比较胖的病人时也能得到较好的图 像；反观机器 C，单纯追求一些参数，用在竞标时打击对手，但是这些参数对于医院来 说却永远用不到。前面我们已经谈过，现在已经没有医院用 C 形臂做胶片的拍片了。 现在的一些国产 C 形臂单纯追求最大拍片功率， 夸大宣传以利于竞标。 而没有在最 有用的透视参数上改善，其实是走入了一个歧途。希望医院了解了这些陷阱后能购买 到最适合自己的 C 形臂。 陷阱陷阱陷阱陷阱：额定功率实际是最大拍片功率，而 C 形臂已经几乎不用拍片功能了。 发生器发生器发生器发生器频率频率频率频率 高压发生器根据工作频率不同分为工频机、中频机和高频机。一般来说，频率越高则高 压纹波越小，软射线越少，也就是对病人的伤害越小。现在工频机已经淘汰了，少数厂家还 在生产中频机（几百赫兹到几 kHz） 。现在销售的 C 形臂都声称是高频机。 一般来说， 高压变压器工作频率达到 20kHz 后都可以叫做高频， 高频高压发生器原理见 图 4。 频率再高后纹波幅度略有降低， 但是效果不会很明显了， 比如可能是从 2降到 1.5。 现在一般大厂家都是用逆变器谐振频率（工作频率）作为高频高压发生器的频率，比如西门 子，飞利浦和 GE。由于没有标准，有的 C 形臂生产商说的频率不是工作频率，而是高压的 纹波频率，当工作频率为 40kHz 时纹波频率是 80kHz。所以大家看到一些厂家的发生器频率 比别的厂家高，那不一定是真的高，因为他们说的不是一码事。 图 4 高频原理 其实把高压发生器的频率做到真正的 40kHz， 60kHz 或 100kHz 已经不是太难的事， 但是 频率越高，对控制方法的要求越高，对器件的要求也越高，当然了，成本也越高。在一体化 球管中常用的 IGBT 最高频率只有 20kHz，如果工作在 40kHz 就很容易烧毁 IGBT，能工作在 40kHz 以上的 IGBT 价格非常贵而且只能在软开关模式。另外，有的国产高压发生器采用了 国产 IGBT，工作在 20kHz 都很容易烧毁，只能降频到 10kHz 或 15khz 使用，但由于国家相关 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 8 / 24 检测没有这一项，因此他们也号称 40kHz。 据了解， 国内半数以上的 C 形臂厂家使用的都是某进口品牌的一体化球管， 而该球管号 称的 40kHz 其实就是纹波频率而不是工作频率。 由于高压逆变器技术来自开关电源技术， 而开关电源上从来没有人把纹波频率叫做开关 电源频率，因此笔者认为谐振频率或工作频率更适合工业界的说法。 如果招标时标书上注明谐振频率， 或是不得是纹波频率， 那么大多数李鬼就会退出了。 3.1.3 曝光曝光曝光曝光控制及曝光模式控制及曝光模式控制及曝光模式控制及曝光模式 C 型臂的常见曝光模式有连续透视，脉冲透视；低剂量透视，普通透视，增强（高剂量 透视） ，数字点片等。这些常见的模式就不多说了，下面重点说说自动曝光控制。 据我们了解，绝大部分医院使用 C 型臂时都是使用自动曝光模式。C 型臂开机后会有一 个缺省的 kV mA， 病人摆好位置后踩下脚开关，机器会自动根据得到的图像亮度和预置的 亮度做比较，经过运算控制（如比例积分控制 PI）后实时输出新的 kV mA 调节，反复多次 后使图像亮度达到预设亮度后 kV mA 不再变化，保持恒定输出。这个调节过程叫做 ABS 稳 定时间。 由于在调节过程中的图像亮度不是最佳， 因此可以认为调节过程的射线是没有多大 用途的，为了保护病人和医生少受辐射伤害，我们需要把调节时间控制到最短。现在国家法 规规定的是最长不能超过 3 秒钟，做得好的 C 型臂 ABS 调节时间可以缩短到 1.5s。 有的 C 型臂在调节过程中监视器没有图像显示，kV 稳定后再显示图像，让人误以为没有曝光。个 人认为这样的做法有违反法规的嫌疑。 上图给出了自动曝光控制的框图，途中的亮度传感器是虚拟的，本身不存在，是通过对 每幅图像的亮度进行计算得到的。从上图中可以看到，影响自动曝光控制的关键点有 2 个， 一个是图像亮度的提取是否准确，其次是控制算法。控制算法一般都没有太大问题。图像亮 度的提取就大有讲究了。 如果是模拟机，比如一些输出模拟视频信号的 CCD 相机会配一个 CCU 图像处理单元， 从 CCU 输出图像亮度信号去控制环路。由于模拟视频信号的处理不能做到很高级，一般只 能提取中间 40%70%的圆形区域的亮度，而亮度的提取只能用简单的亮度平均值或峰值的 方法。由于亮度提取窗口在中心区域，一旦病人摆偏了就会导致自动曝光控制失误，出现过 暗甚至黑的图像。 只能重新把病灶部位摆到增强器中心再次曝光。 在做腰椎侧位曝光的时候 很容易出现这种情况 现在比较先进的全数字机，即使是用的增强器和 CCD 相机，也能在计算机里面对每一 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 9 / 24 幅图像进行亮度信息的提取， 亮度信息提取时可以根据图像细节在一副图像上的大小和位置 进行实时调整，部分厂家把这种实时变化亮度取样窗口位置和大小的算法叫做 Autotrak。有 了这个算法后，即使把病人摆到很偏的位置也能得到很好的图像，可以大大方便医生。减少 很多无用曝光。 无论自动曝光控制多么先进，如果在开机后第一次曝光时间过短都会导致 kV mA 调节 不到位，从而导致图像不清晰。因此建议第一次曝光时间要稍长，如果体位变化不大，第二 次曝光时间可以缩短。 3.2 限束器限束器限束器限束器（Collimator） 限束器是法规强制要求的一个限制 X 光束的部件。 限束器一般包括 2 个主要部分： 虹膜 限束器（IRIS）和双叶限束器（shutter） 。 ? 虹膜限束器虹膜限束器虹膜限束器虹膜限束器遮挡射线的材料一般都用的是铅，只有极少数 C 形臂厂家使用的钨合金。 钨的密度比铅高很多，在吸收 X 光，避免激发二次射线上性能比铅好很多，而钨合金价 格是铅的几十倍，因此价格也更昂贵。从环保角度看，铅对环境的危害巨大，因此使用 钨材料虹膜限束器的材料应该是大势所趋。 ? 双叶限束器双叶限束器双叶限束器双叶限束器有两种，一种是半透式，一种是全遮挡式。二者的应用功能不同，没有本质 区别。 半透式双叶限束器可以让部分射线穿过， 在需要看清楚骨骼也要看到皮肤表面位 置时比较好， 而全遮挡双叶限束器能把射线限制为一条狭缝， 在只需要看长骨骨骼时能 有效遮挡无用射线。 在医生进行手术过程中， 如果被投照部位比较小， 就可以适当调整限束器使射线束 变小，减少射线对病人的伤害，当射线束减小后，散射线也会显著减小，对医护人员的 伤害也会减小。 但是部分厂家的限束器在调整时是看不到被调整的位置的， 只有曝光时 才能看到，不利于无射线调整。有的大厂家的限束器调整时，无需曝光也可以在监视器 上看到限束器边缘指示，这种功能叫做 Collimator Preview（限束器预览） 。有的厂家又 叫做虚拟限束器。 ? 铝滤过片铝滤过片铝滤过片铝滤过片 部分限束器上还可能有附加的铝滤过片。 铝滤过用来滤除 X 射线中的软射线， 这些软射线对人体有伤害， 对图像质量却没有 贡献，原则上一台 C 形臂的铝滤过越高越好。各国的法规规定各有不同，常见的 C 形 臂等效总滤过需要大于 2.5mm 铝。总滤过包括安装在限束器上的附加滤过和球管上固 定的固有滤过。 由于不同的机器总滤过不同，因此即使在相同的 kV 和 mA 下输出的射线剂量也是 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 10 / 24 不同的。 ? 可拆卸滤过片可拆卸滤过片可拆卸滤过片可拆卸滤过片 部分欧洲国家规定了儿科使用的 C 形臂必须配置等效 0.1mm 铜的可拆卸滤过片。由于 是等效， 也可以使用一定厚度的铝片达到相同的效果。 在儿科使用的时候医生可以把可 拆卸滤过片安装上，大幅度过滤掉软射线，减小软射线对儿童的伤害。 3.3 滤线栅滤线栅滤线栅滤线栅 射线穿过人体后会产生许多散射线， 散射线会导致图像质量变差。 滤线栅就是用来滤 除散射线的。 滤线栅结构上是用许多薄的窄铅片和支撑材料一层层叠起来的， 然后在两面贴上保护材 料。 支撑材料比较常用的是铝， 两面贴的保护材料也常用铝， 少数高档滤线栅的支撑材料和 保护材料都使用的碳纤维。 碳纤维对射线的衰减比铝小很多， 因此使用碳纤维材料滤线栅的 形臂剂量会比使用铝基材料滤线栅的低。 但使用碳纤维的滤线栅价格比使用铝基材料的滤 线栅要贵 4 倍。 滤线栅常用的参数有，线密度，厚宽比，焦距。 部分厂家使用滤线栅时焦距不完全匹配， 尽管是在滤线栅使用允许范围内， 但在部分位 置会导致额外的 10左右剂量损失。如某欧洲厂家的 C 臂的 SID 是 100cm，但使用的滤线 栅焦距是 90cm 的。 图 5 滤线栅 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 11 / 24 图 6 滤线栅工作原理 可拆卸滤线栅可拆卸滤线栅可拆卸滤线栅可拆卸滤线栅 在欧洲部分国家规定在儿科上使用的 C 形臂必须配置可拆卸滤线栅。 前面说到了进入人 体的射线在身体内会激发出大量的散射线， 散射线会导致图像质量大幅度变差， 使用滤线栅 后可以明显改善图像质量。但对于儿童来说，由于身体比较单薄，透视时的射线能量和剂量 较低， 激发的散射线也较少， 此时如果还使用滤线栅， 图像质量提高有限， 但剂量却大很多。 又由于儿童身体处于发育阶段，很容易被 X 射线伤害，为了保护儿童，因此规定了用于儿科 的 C 形臂必须有可拆卸的滤线栅。 医生在对儿童进行透视时可以手动取下滤线栅， 此时的射 线剂量可以降低 3 倍。如果配合前面说到的可拆卸滤过片，剂量还会进一步降低。 当剂量降低后，散射线也会大幅度减小，对于儿外科的医生朋友来说也是非常有益的。 据说某美国品牌已经开始在中国推广可拆卸滤线栅选件。 另外，对于成年人的四肢骨科手术，由于所需 kV mA 都比较低，也可以采用拿掉可拆 卸滤线栅的方法来大幅度降低剂量。 如果再配上可拆卸滤过片，将进一步降低病人剂量和医生受到的辐射。 注意，如果你购买的机器没有可拆卸滤线栅可拆卸滤线栅可拆卸滤线栅可拆卸滤线栅配置配置配置配置，那么请不要擅自用工具拆掉滤线栅， 因为拆掉滤线栅后有可能会触及到增强器的高压部件。 而可拆卸滤线栅拿掉后后面还会有一 层保护层。 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 12 / 24 3.4 探测器探测器探测器探测器 X 射线探测器常用的有两种，影像增强器CCD 相机和数字平板探测器。 3.4.1 影像增强器影像增强器影像增强器影像增强器 影像增强器是 C 形臂中最贵的一个部件，其成本占到了一台 C 形臂成本的 1/3。结构见 下图。影像增强器可以把穿透人体的 X 射线转换为可见光，然后用 CCD 相机再把可见 光转化为电信号。在这里不详细介绍增强器原理，有兴趣可以 baidu 搜索。 图 7 影像增强器结构 在 C 形臂上常用的是 9 英寸影像增强器， 一般的影像增强器都具有 3 个视野， 比如 9 英寸影像增强器可以切换到 9”， 6”， 4.5”三个视野， 视野越小， 看到的图像范围越少， 图像分辨率越高。 增强器最重要的参数有极限分辨率，对比度，DQE 现在市面上常见的增强器都出自两家厂家， 一家是 Thales （泰雷兹） ， 一家是 Toshiba （东芝） 。两家公司的相同档次的增强器性能没有本质差别。两家公司都生产有高档和 低档的增强器。档次不同的增强器在分辨率，对比度和 DQE 上都有不同。 DQE 是一个表征增强器对 X 射线转换效率的参数，高档增强器的 DQE 为 65。增 强器的 DQE 从低剂量到高剂量都比较恒定， 这也是为什么平板探测器出现了 10 几年了 还没有大量应用到小 C 上的一个重要原因之一就是平板探测器的低剂量 DQE 比增强器 差！当然了，价格是另外一个因素。 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 13 / 24 3.4.2 相机相机相机相机 增强器输出的图像是可见光，一旦停止曝光后图像就消失，为了进行图像处理，就必须 把增强器输出图像录下来并转换为数字信号进行处理。 ? C 形臂相机的分辨率形臂相机的分辨率形臂相机的分辨率形臂相机的分辨率 早期的相机分辨率都是普通电视制式的 768x576， 40 万像素。 现在流行的都是百万 像素。曾经在某医疗设备网上有人发贴说 40 万像素的 C 形臂和 100 万像素的 c 形臂图 像质量差不多。说重点这家伙是一派胡言。40 万像素的 C 形臂分辨率只有 1.4lp/mm， 而 100 万像素的 C 形臂分辨率至少能达到 2.0lp/mm。 另外一个角度说，如果要达到相 同的图像质量，100 万像素的 C 形臂所需的剂量会更小。 ? CCD 相机和相机和相机和相机和 CMOS 相机相机相机相机 在 C 形臂上使用的相机主要是 CCD 相机，随着 IT 行业上 CMOS 相机的大量使用， 国内在 08 年开始有厂家在 C 形臂上使用 CMOS 相机，随后也有个别国外品牌的 C 形臂 开始使用 CMOS 相机。 CCD 相机和 CMOS 相机的比较。 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 14 / 24 CCD 相机由于具有噪声低，灵敏度高，动态范围高的特点，因此在天文和医疗上应用非常广 泛，而 CMOS 相机集成度高，成本低，在民用相机领域应用最多，比如电脑摄像头，手机摄 像头都是 CMOS 相机。更多的比较信息请参见： CCD 和 CMOS 的不同之处 ? CCD 芯片芯片芯片芯片 CCD 芯片尺寸越大越好，常用的 100 万像素 CCD 芯片尺寸有 1/2” 和 2/3”。 ? 相机镜头相机镜头相机镜头相机镜头 国内 C 形臂的相机镜头用得最多的是普通的工业摄像头镜头，便宜的 100RMB，好 点的 2000RMB 一支。 国外最好的 C 形臂镜头有的具有增强器畸变矫正， 透光率等参数都非常好， 价格高 达 5000RMB ? 相机信号传输相机信号传输相机信号传输相机信号传输 常见的相机输出信号分为模拟信号和数字信号两种。 模拟信号在传输中容易受到干 扰，因此正逐渐被淘汰。 数字输出相机以前有 LVDS 和 Camera Link 制式，最新的数字图像传输制式是 GigE Vision 千兆网图像传输协议，可以无损无压缩传输 30 帧/秒的图像。 从上图中可以看到，第 1 种结构的图像传输由于具有多次 A/D 和 D/A 转换过程，会有 图像信号损失，第 2 种结构虽然是传统的数字信号，但由于电缆芯数量多，而 C 形臂的 电缆需要运动，因此可靠性会非常低。第 3 种结构解决了第二种的电缆芯多的问题，但 是由于增加了 2 个转换器， 价格比较高。 第 4 种结构采用的是最新的千兆网图像传输协 议（GigE Vision） ，具有图像质量无损失，成本低，维护方便的特定。但由于采用该协议 的相机图像质量好、但成本高，刚刚开始在一些高端 C 形臂上得到了应用。 3.4.3 平板探测器平板探测器平板探测器平板探测器 平板探测器在 DR 上应用已经非常广泛了， 从 2000 年开始在大 C 上也已经应用了。 现在的大 C 几乎都是采用的平板探测器。 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 15 / 24 采用平板探测器的小C最早是在2005年左右由一家德国公司推出， 使用的是Varian 的平板探测器。 由于用于透视的平板探测器主要采用的是非晶硅技术，其 DQE 非常不均匀，在低 剂量下 DQE 低于 50，而在高剂量下 DQE 高达 75。由于小 C 功率小，通常在 2.2kW 到 5kW，因此导致使用平板探测器的 C 形臂在临床上看脊柱图像会非常差，比使用增 强器的 C 形臂图像质量差很多； 但平板探测器对四肢成像图像会非常好。 并且平板探测 器的剂量也比增强器的剂量大很多， 本人没有测试过， 据国内某 C 形臂公司老总说要大 几倍。脊柱图像质量不好，剂量还高或许也是从 2005 年到 2011 年全球平板探测器 C 形臂销售量一共只有 260 台 的一个重要原因（全球每年 C 形臂销量超过 1 万台） 。 据资料显示有的平板探测器厂家开始研发基于 CMOS 技术的平板探测器， 据称其低 剂量 DQE 已经达到了影像增强器的效果，看来工业界已经解决了平板探测器的 DQE 低 的问题，相信很快就会应用到 C 形臂中。下面链接是 Dalsa 的 CMOS 平板探测器。 r 3.5 C 臂臂臂臂机械参数机械参数机械参数机械参数与性能与性能与性能与性能 国家颁布了形臂标准 YY/T 0744-2009 移动式 C 形臂 X 射线机专用技术条件 ，该标准规 定了许多运动力和刹车要求。 有兴趣可以网上搜索该标准， 我想说的是国内许多形臂其实 是满足不了这个标准规定的。 ? SID 球管焦点到影像接收面的距离， 常用的都是 1 米， 有的厂家标 99cm， 有的标 98cm， 其本质都一样。都是焦点到影像增强器内部表面的距离是 1 米。标 99cm 或 98 的是指 焦点到滤线栅的距离。 而到增强器内表面的距离都是 1 米。 极少数产品的 SID 是 90cm。 ? 弧深弧深弧深弧深 X 光束中心到 C 的弧线距离，这个参数越大，说明 C 越大，在床下拍侧位时就会很 方便。太小会导致球管从床下穿不过来，但太大会导致在手术室运转不方便，许多厂家 采用的是 68cm。 ? 最低高度最低高度最低高度最低高度 最低高度（见下图）这个参数很少受人关注，但在使用中非常重要其意义是 C 形臂 能降到最低的位置，越低越好。比较好的参数是 100105cm。用途是如果 C 形臂降不 到很低，就需要把手术床升高，透视后再降低手术床以利于手术操作（或是给医生垫个 小板凳，小板凳不安全，听说有医生从板凳上摔下来的） 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 16 / 24 ? 运动运动运动运动性能性能性能性能 C 形臂沿轨道滑动是最重要的一个性能，当 C 在竖直位置时都没有任何问题，有可 能的是滑动不够平滑，或是平衡不好导致松开刹车后不能停在任意位置。 现在要测试沿轨道滑动性能都是把 C 转到水平位置如下图，然后拉动 C 沿轨道滑 动，如果还能顺利的全行程滑动，那么说明该机器还不错。很多机器由于设计问题，C 在水平位置时几乎动不了。 经常在展会上看到老外把一些国产 C 形臂摆到水平 位置，使出吃奶的劲也推不动，然后摇着头离开。 ? 升降升降升降升降 升降行程一般都是 40cm，升降速度：越快越好。最好能达到或超过 12mm/秒。 ? 整机移动性能整机移动性能整机移动性能整机移动性能 整机移动性能取决于整机重量和脚轮材料硬度， 大小以及脚轮质量。 有的脚轮采用的是 差速双轮片结构，见下图，在转向时就比较轻松。 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 17 / 24 3.6 监视器监视器监视器监视器 在形臂上已经基本淘汰了显像管监视器了， 只有非常少量的低端 C 形臂还在使用 显像管监视器。绝大部分形臂都采用了 LCD 监视器。 医用 LCD 监视器分为彩色监视器和黑白监视器，从技术的角度看，黑白监视器常 见的都是高亮度（可以达到 7001000cd/m2）和高对比度的，价格昂贵；常规的彩色 监视器亮度都比较低 （250cd/m2） ， 价格较低， 特殊设计的彩色监视器亮度也能达到 600 cd/m2。很多临床大夫都认为尽管彩色监视器亮度比黑白监视器的亮度低，但是 X 光图 片显示出来后发现在黑白监视器上能看到的细节在彩色监视器上也能看到。 因此可以说 彩色监视器够用了，黑白监视器感觉更完美一些。 医用监视器还有一个要求是要符合医疗标准 GB9706.1。许多厂家直接买一个民用 监视器安装在 C 形臂上， 尽管可以通过国家的测试， 但其安全性肯定不如按照 GB9706.1 制造的医用监视器的。 3.7 图像图像图像图像处理及性能评价处理及性能评价处理及性能评价处理及性能评价 C 形臂作为医学影像设备，其图像处理功能的强弱决定了图像质量及操作方便性。 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 18 / 24 3.7.1 图像处理功能图像处理功能图像处理功能图像处理功能 没有经过处理的透视图像噪声非常多，图像质量很差，在计算机出现后，数字图像处理 就广泛的应用到了 C 形臂中。 图像处理基本功能：末帧冻结、递归降噪、边缘增强、图像旋转、自动曝光控制（ABS） 、 图像翻转、负像功能、图像存储（存储数量，自动存储） 、图像导出、图像放大缩小、 高级功能：智能组织识别（Autotrak） 、自动亮度对比度调节、智能金属探测（smart metal） 、 智能窗口（smart window） 、运动伪影消除、左右监视器图像交换和自动交换、图像标注、 测量功能。Dicom 功能以及 DSA 和 Roadmap 等。 由于医生在手术过程中主要是关注在手术本身，对 C 形臂的操作要求是快、简单。绝大 部分医生在手术过程中对 C 形臂的操作就是开机?把病人摆好?踩脚开关?看图像?手术 ?踩脚开关?看图像。 因此，C 形臂操作方便，菜单操作简单以及图像处理的自动化功能就非常重要。笔者在 南京一家医院看到一台刚装机的数字化百万像素 C 形臂居然没有自动曝光控制功能， 医生做 手术时竟然完全要靠手动调节 kV mA。看来这个厂家技术力量实在差劲，没有能力将数字化 后的图像提取出亮度信号用来自动控制 kV mA。 曾经在展会上看到一家欧洲大公司的 C 形臂使用的是 Windows 风格下拉菜单，一层套 一层， 旁边有位参观的医生说， 这是典型的软件工程师按照自己的意愿和使用习惯闭门造车 的产品。对于医生来说，天天研究的是怎么提高手术水平，手术时戴着手套，很少操作软件 界面。 陷阱： 部分厂家在投标时能把没有的功能也写成符合， 如何区分这些李鬼呢？很简单， 要求厂家提 供药监局 CFDA 注册证测试报告。 3.7.2 图像性能评价图像性能评价图像性能评价图像性能评价 一台 C 形臂最终显示出来的图像质量取决于 X 射线、滤线栅、增强器、相机、图像 传输、图像采集、图像处理以及监视器。最终表现出来就是该机器对组织部位的细节表 现力（空间分辨率）和层次（又叫密度分辨力或对比灵敏度） 。 ? 系统分辨率系统分辨率系统分辨率系统分辨率 评价一台 C 形臂的分辨率常用的是线对卡。线对卡有两种，见下图。 移动式 C 形臂 X 射线机选购指南 19 / 24 测试时把线对卡放到增强器前方，线对卡和视频扫描线呈 45 度夹角，曝光（使用自动 参数） ，然后在监视器上读取可分辨的线，对应的值即是机器的极限分辨率。 一般来说， 在9英寸视野下面， 40万像素的C形臂中心分辨率能达到1.4lp/mm （14lp/cm） ， 百万像素的 C 形臂中心分辨率能达到 2.0lp/mm 以上。由于增强器视野变化时有放大效果， 对应 9 英寸增强器，当切换到 6 英寸视野时，百万像素机器中心分辨率能达到 2.8lp/mm； 4.5 英寸时能达到 3.2lp/mm。 通过调整增强器的聚焦电压可以调节增强器的中心中心中心中心分辨率， 但是提高中心分辨率后会影 响边缘分辨率和视野尺寸。 部分 C 形臂由于系统设计问题导致分辨率较低， 因此自己调节增 强器提高中心分辨率， 他们把增强器厂家出厂时按照增强器国标调好的参数重新调节， 照顾 了中心分辨率， 单边缘区域和视野尺寸又达不到标准了， 但是客户很难对 C 形臂进行全面的 评价。只能说买的没有卖的精！防不胜防啊。 陷阱陷阱陷阱陷阱：系统分辨率和增强器分辨率系统分辨率和增强器分辨率系统分辨率和增强器分辨率系统分辨率和增强器分辨率 前面所说的分辨率都是指系统分辨率。有的 C 形臂商家给出三个视野下面的分辨率为 4.8lp/mm、5.8lp/mm 以及 6.2lp/mm，这个分辨率其实不是系统分辨率，而是增强器自身的 分辨率， 其测试方法是在增强器输出窗口用高倍放大镜看到的分辨率。 当通过相机采集到增 强器输出图像欧分辨率会大幅度降低到上面所说的系统分辨率的水平。 如果在投标中有厂家 给出的这种分辨率而不标识出是增强器分辨率， 那么有欺骗客户的嫌疑， 大家在购买 C 形臂 时需要注意厂家是否玩了这个猫腻。 ? 对比灵敏度对比灵敏度对比灵敏度对比灵敏度（低对比度分辨率低对比度分辨率低对比度分辨率低对比度分辨率） 按照 YYT0608