业界普遍认为，Ｃ形臂的主要作用是透视（Fluoroscopy），DR的主要作用是拍片（Radiographic）。透视的作用是可以看到病人体内的动态图像，拍片只能看到静态图像。但是，我们看到的骨科医生使用C形臂大部分时间都是点一下脚踏，通过看末帧冻结的静态图来引导手术。我一直有这个疑惑，骨科医生大部分时间是需要看静态图，那为什么用的是透视功能呢？哪儿出了问题呢？最近在研究Ｃ形臂的历史时终于找到了答案。在伦琴先生于1895年发现Ｘ射线到1955年飞利浦公司发明Ｃ形臂之前的60年中，骨科医生在手术前都是用拍片来诊断，在手术中用荧光透视来引导手术。技术上看，需要有一个荧光屏把穿过人体的X射线转换为可见光，荧光屏上能看到的可见光非常非常暗。记得几年前拆过一个CMOS探测器，这个探测器的碘化铯和探测器是分离的，我用X光照射这片碘化铯板，肉眼看到的图像是非常非常暗的，大家可想而知，70年前的荧光屏成像有多暗。为了得到更好的影像，因此在荧光屏后面放上胶片（早期是图像板），通过长时间对胶片曝光来得到足够好的图像。但是，胶片需要冲洗，至少需要30分钟以上，只适合术前用来诊断，用在手术中就会导致手术时间大大延长。因此，手术医生选择直接肉眼观看荧光屏来看病人的骨骼情况，而用荧光屏看图像就叫做荧光透视(Fluoroscopy)，即使医生不需要看病人的运动图像，也只能用荧光透视来看图，在那个年代没有别的选择。![]()
答案来了，我分析，可以把荧光透视理解为有两个特点：1、立即看到图；2、可以看到动态图。而骨科医生在手术时，大部分场景需要的是立即看到图像，少部分场景才需要看动态图。这个使用习惯从1896年到今天的128年间都没有改变。所以业界一直沿用了过去的术中需要透视的概念。在影像增强器发明之前，医生只能通过看荧光屏的影像来引导手术，荧光屏非常暗，医生需要把手术室的灯光关了才能看到图像，或者戴上头戴式的荧光屏。医生的眼睛从明亮的手术环境进入漆黑的环境，需要15分钟以上才能适应，才能看清楚荧光屏的影像。为了提高医生看到的图像的亮度，科学家们尝试了各种方法。终于，飞利浦公司的科学家们在1951年展示了影像增强器，可以把亮度提高400倍，甚至后来提高到了1500倍。在1952年，飞利浦公司就开始批量提供5英寸的影像增强器，只比美国的西屋公司早几个月。飞利浦公司在1954年就展示了世界上第一台Ｃ形臂，并在1955年开始批量提供BV20。【1】![]()
BV20的BV是影像增强器的德文BildVerstärker的缩写，20表示管电流是20mA。这台机器的管电压是75kV，不能调节，mA可以手动调节。这是C形臂领域的开拓性产品，在机械设计上，除了缺现代Ｃ臂的水平运动外，其余功能基本上都有了。首次使用了一个5”的影像增强器，球管和影像增强器分别安装在Ｃ形机架的两端，Ｃ又可以在导轨上滑动，方便意思拍不同的角度，这些非常方便术中使用的功能立即受到了医生的欢迎。影像增强器的输出亮度虽然很高，但是输出屏幕很小，只有20mm，不利于医生观看，因此在影像增强器上安装了一个类似于双筒望远镜（位于上图左上方）的装置，把增强器的输出放大，变换了光线方向，方便医生看影像。
这套系统存在两个问题：有时候，Ｃ臂摆位比较高的时候，医生需要站到凳子上去看图；由于只有一组目镜，只能供主刀医生一个人看图。在1950年代，工业界出现了便携式摄像机，飞利浦公司在1958年就把便携式摄像机装到了BV20的影像增强器后面，接上电视机就形成了一套闭路电视系统。医生再也不需要站到凳子上看图了，同时手术室中的其他医护人员也可以看到术中影像了【2】。![]()
从图片中可以看到，装到影像增强器后面的摄像机体积很大，C臂的机架部分还是第一代的，这款Ｃ臂有时候也叫TV20。
第一代电视系统没有自动增益调节，医生要看更亮的图像需要手动调节管电流。不过，飞利浦很快就开发了电视系统的晶体管自动增益控制电路，用在了C臂上。
我猜测那时候用的是Vidicon 摄像管，见下图【3】
![]()
实物照片如下：
![]()
Vidicon射线管是在20世纪50年代早期首次推出的。它是由 RCA（Radio Corporation of America）开发的，成为当时广泛使用的摄像管技术。Vidicon 因其较低的制造成本和结构简单而迅速普及，被广泛应用于电视摄像机、工业监控和其他需要视频成像的领域。
后来，BV20的5"影像增强器被6"影像增强器替换，飞利浦公司又为BV20设计了小型的高压发生器，kV提高到了90kV。
BV20 小改款
BV20一直有各种改款，例如放在飞利浦新加坡中心的BV20还是用的望远镜看图【4】，但是已经增加了水平运动臂，C臂不再是两根钢管焊接的，而是一个整体的弧形金属，C臂的左右摆动也具有锁定装置了。此时的BV20的机械运动已经具有现代Ｃ臂的所有特征了。推测在1960年前后，BV20的机架不断有改进，同时具有望远镜和电视系统两种影像观看配置。
![]()
BV28
飞利浦在1960年前后推出过BV28，这款C臂在网上的信息非常少，连文献【1】中也没有提到，只在1963年的一篇文章中提到了【5】，这是带电视系统的C臂。
BV21
由于德国法规对可燃气体环境中使用的设备有了特殊要求，那时候手术麻醉用的气体属于易燃易爆的。为了满足法规，飞利浦在1966年开始推出了BV21，BV21改进了机械运动，使运动更平滑。控制台和显示器集成在另外一个小车上。电气部件的外壳都是全密封的，主要是为了在可燃气体中使用时防爆。
美国在这时也推出了新法规，要求影像增强器放在床下，飞利浦公司只能把C臂的高度增加，为了不影响其他区域销售的C臂，BV21卖到美国的是一个特殊版本。
BV21的信息在网上也非常少，只找到了少数文章，文献【6】中有一张使用中的照片，见下图（图片有调整）。
![]()
值得一提的是，BV20的电视系统调节图像亮度靠的是电视系统的自动增益调整，kV和mA不能自动调节。BV21设计了自动mA调节电路，替换了自动增益控制，用来自动调节图像亮度，这应该是ABS的雏形。而德国此时又规定了kV必须可调，因此BV21又出了德国版本，kV可变。
到了1970年代，工业技术突飞猛进，飞利浦公司利用新的工业技术对第一代C形臂进行了大的创新设计，设计了BV22。BV22见下图【1】![]()
BV22的显著创新点是用光纤板替代了笨重的光学镜头，据说到21世纪的BV Libra也用的是光纤板。光纤板比镜头小很多，由于光纤的特点，大大减少了光线的杂散，提高了图像质量。
另外一个大的改进是影像增强器，飞利浦在新的影像增强器上使用了转换效率更高的碘化铯。
在易用性方面，之前的C形臂电视系统上，医生如果想看到合适的图像方位，要不调整C臂位置，要不就转摄像机。在BV22上，飞利浦在显示器上设计了图像旋转功能，无需旋转相机，解决了相机旋转容易导致的各种机械问题。我没有看到过飞利浦的显示器上的图像旋转设计，我只看过奇目和以前GE OEC 7600的设计，在CRT显示器后面的偏转线圈可以旋转（有一个电机带动），从而实现图像旋转。
在BV22中，飞利浦公司加入了一个简单的录像机Scopofix，可以将最后一帧图像存下来并反复播放，医生不需要反复曝光就可以看到刚才拍的图像。在这个功能出来之前，Ｃ形臂的射线一停，图像就消失了。这一功能可以降低不少的辐射剂量，这就是末帧冻结功能。飞利浦公司用在胃肠机上的Scopofix 25的控制板见下图：![]()
BV22增加了自动kV mA控制，其控制电路见下图：
![]()
这个kV mA调节电路看起来还是机械调节，用电机带动调压器来调节kV和mA，kV-mA具有联动关系，不能单独调节kV 或者mA。即使到了现在，很多欧洲产的C臂的kVmA调节虽然都是计算机控制了，但是kV-mA联动调节的设计思路一直存在，优点是医生调节简单；缺点是不够灵活。
未完待续
1. Aarnink, R., & Rasche, V. (2006). Clinical applications: Mobile C-arm systems. Medica Mundi (Hamburg), 50(1), 19-25.2. SCHWIER V. One year's experience with the "BV 20" combination of image intensifier and television in casualty surgery. Medicamundi. 1961;7:133-6. PMID: 13909851.
3. https://electronicsdesk.com/vidicon-camera-tube.html
4. https://www.facebook.com/LaoMedicalSolution/posts/the-first-c-arm-made-by-philips-in-1955keeping-innovating-since-that-timeinnovat/292546268291690/
5. SCHWIER V. TWO AND A HALF YEARS' EXPERIENCE WITH THE BV 28, A TELEVISION-EQUIPED IMAGE INTENSIFIER, IN CASUALTY SURGERY. J Belge Radiol. 1963;46:599-602. PMID: 14098310.6.Clementz B.-G., Ytterbergh C., & Telenius I. (1989). Radiation Dose in Assessment of Tibial Torsion with a Mobile C-arm Fluoroscope. Upsala Journal of Medical Sciences, 94(1), 67-72. https://doi.org/10.3109/03009738909179248
