数字化X线摄影系统(DR)发展及技术现状

数字化X线摄影系统(DR)发展及技术现状 :
直接数字化放射摄影(Digital Radiography,简称DR),是上世纪九十年代发展起来的X线摄影新技术,具有更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点,成为数字X线摄影技术的主导方向,并得到世界各国的临床机构和影像学专家认可。近年来随着技术及设备的日益成熟,DR在世界范围内得以迅速推广和普及应用,逐渐成为医院的必备设备之一。临床界和工程界专家普遍认为,DR设备将成为高水平数字化影像设备的终极产品。
DR主要 由X-线发生器(球管)、探测器(影像板/采样器)、采集工作站(采像处理计算机/后处理工作站)、机械装置等四部分组成;DR之所以称为“直接数字化放射摄影”的实质就是不用中间介质直接拍出数字 X-光像;其工作过程是:X线穿过人体(备查部位)投射到探测器上,然后探测器将X线影像信息直接转化为数字影像信息并同步传输到采集工作站上,最后利用工作站的医用专业软件进行图像的后处理。
DR系统能够有效降低临床医生的劳动强度,提高劳动效率,加快患者流通速度;相对于普通的屏/胶系统来说,采用数字技术的DR,具有动态范围广、曝光宽容度宽的特点,因而允许摄影中的技术误差,即使在一些曝光条件难以掌握的部位,也能获得很好的图像;由于直接
数字化的结果,拍摄的X光片信息量大大丰富,可以根据临床需要进行各种图像后处理,如各种图像滤波、窗宽窗位调节、放大漫游、图像拼接以及距离、面积、密度测量等丰富的功能,为影像诊断中的细节观察、前后对比、定量分析提供技术支持,改变了以往X光平片固定影像的局限性,提供了大量临床诊断信息;由于其大尺寸、多像素成像板的贡献,大大提高了X光胶片的清晰度及细节分辨率,成像综合水平远远超过普通X光平片;同时有助于实现普通X线摄影图像的数字化存储和远距离调阅、交流等方便应用。
依据探测器的构成材料和工作原理,DR主要分为三大技术:CCD、一线扫描、非晶体平板 (非晶硒、非晶硅+碘化铯/非晶硅+氧化钆)。
一、CCD:由于物理局限性,专家们普遍认为大面积平板采像 CCD 技术不胜任,而且CCD设备在图像质量上较非晶硅/硒平板设备有一定差距,但是相对有价格优势;世界上还有几个厂家用此技术如 Swissray。
二、一线扫描:也称一维线扫描技术,由俄罗斯科学院核物理研究所发明,也就是国内中兴航天在生产的DR;有受照剂量低、设备造价相对平板技术更低廉的优点,但也存在成像时间长(数秒)、空间分辨率低(刚推出时是1mm/lp)以及X线使用效率低的致命缺陷;
成像质量较差而且病人会接受大量不必要的辐射。
三、非晶平板:非晶硒/非晶硅;主要由非晶硒层(a-Se)/非晶硅层(a-Si)加薄膜半导体阵列 (TFT)构成。
1.a-Si (非晶硅平板探测器) -- 两步数字转换技术,X-光子先变成可见光然后用光电管探测而转化为数字信号。主流厂商包括飞利浦、西门子、 GE等。因为涂层技术不同又分为非晶硅+碘化铯平板和非晶硅+氧化钆平板。
2.a-Se (非晶硒平板探测器) -- 一种所谓直接探测技术,X-光子在硒涂料层变成电信号被探测而直接转化为数字信号。目前世界上只有美国Hologic公司拥有此技术的核心,柯达,国内友通等厂家的DR就使用这种探测器。
DR的技术进步是紧紧与影像板技术的发展相联系的。平板的技术发展体现在两个方面:尺寸的大小及动态反应时间。碘化铯/非晶硅型平板在这两方面都具有其他技术不可比拟的优势,是目前最成熟最主流的技术,目前世界上主要领先厂家都用这种技术。
*碘化铯/非晶硅 ( CsI ) + a-Si + TFT : X 射线入射到 CsI 闪烁发光晶体层时,X 射线光子
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能量转化为可见光子发射,可见光激发光电二极管产生电流,这电流就在光电二极管自身的电容上积分形成储存电荷;每个象素的储存电荷量和与之对应范围内的入射 X 射线光子能量与数量成正比;成像速度、影像质量、工作效率等综合水平教高。
*氧化钆/非晶硅(Gd2O2S) + a-Si + TFT :工作过程与上相似,只是碘化铯被氧化钆取代;由于技术原因其原始图像为12 Bit/4096灰阶,A/D转换为14Bit;工艺成本较低,但综合技术水平比碘化铯板差。
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*非晶硒a-Se+TFT:入射的X 射线光子在硒层中产生电子空穴对,在外加偏压电场作用下,电子和空穴对向相反的方向移动形成电流,电流在薄膜晶体管中积分成为储存电荷;每一个晶体管的储存电荷量对应于入射的 X 射线光子的能量与数量;工艺成本较低,但对入射X线吸收不佳,成像速度及稳定性等综合技术水平较非晶硅平板差。
注:目前,世界相关专家普遍认可成熟的非晶硅+碘化铯平板探测器技术; Trixell公司生产的平板探测器,因其稳定优秀的成像特质和良好的环境适应性成为DR设备的首选;由于采用世界最佳的平板探测器技术,辅以高质量球管和出机械性能,加上功能强大的专业级后处理工作站,飞利浦/西门子成为世界公认的DR系统顶级品牌。
1、探测器:对于直接数字化X射线摄影技术来讲,决定其图像质量不仅仅是平板所采用的技术类型,同时还有平板的DQE、采集矩阵、采集灰阶、空间分辨率、最小像素尺寸等重要因素,每个因素都很重要;在相同的图像尺寸时,采集矩阵越大,像素尺寸越小,图像分辨率越高,细小组织结构才能更好显示 。
(1)材料/技术类型:碘化铯/非晶硅为主流;其中以Trixell平板为最佳。
(2)有效尺寸:主流为17×17in或14×17in;17×17in可满足99%的病人包扩体胖病人,可一次暴光成像;而14×17in有23%的病人不能满足,需二次曝光,增加病人射线损伤, 增加技术人员工作强度。
(3)像素矩阵:主流为2.5K×3K或3K×3K。
(4)像素尺寸:143μm/200μm;像素尺寸大小直接影响图像细腻度。
(5)空间分辨率:决定因素是探测器的尺寸和量子噪声,这从物理意义上是决定因素 (当然从软件上可以内插算法得到更小的像素数,但这不是真实的像的信号,是推算的结果);此外,射线的质量是一个不可忽视的因数。所有平板中Trixell平板尺寸最大,量子噪声最小。
(6)灰阶:主流是14 Bit/16,384灰阶,只有Canon等少数公司的探测板为原始图像为12 Bit/4096灰阶,A/D转换为14Bit。
(7)探测量子效率(DQE):是输入信号转导成输出信号的效率,高探测量子效率是潜在剂量降低的基础。数字平板探测板都具有的特性是相对于屏-片X线摄影都有较高的DQE。同等放射剂量下,非晶硒的DQE比非晶硅的低;非晶硅探测板在剂量降低上优于非晶硒探测板。
(8)外接装置:是否需要水冷装置或其他装置
2、球管:射线质量和寿命;以OPTIMUS 65 SRO 33100为最佳。
(1)焦点
(2)热容量
(3)高速旋转、阳级转速
smdao(4)束光器
3、高压发生器:
(1)功率、频率
(2)输出范围
(3)KV 调节
(4)最短曝光时间
4、控制台:
钉角机(1)自动曝光控制、解剖部位摄影:一般都有。
共鸣管测声速(2)工作站屏幕:19in为主流;17in逐渐淘汰。
(3)操作系统:个人电脑级Windows系统或专业服务器级UNIX系统;对电脑稍有了解的人都明白,后者比前者有不可比拟的稳定性、高处理能力。
(4)硬盘:一般60~80G;有普通IDE硬盘和高速SCSI硬盘之分;后者有最快的响应速度和最长的寿命,尤其是涉及图像处理时更能显示出多通道高速度的优势。
(5)曝光到诊断图像显示时间:一般要求≤10s,少数能够达到5s以内;检验工作台计算机系统工作能力的一个很重要的指标。
(6)图像质量控制功能:或好或坏一般都有此功能。
(7)图像处理软件及升级:商家一般都提供在使用期限内免费升级服务;厂商针对医疗诊断实际需求而独家开发的图像处理软件尤显重要,也是判断DR设备档次高低的重要依据之一。
(8)DICOM3.0及功能:一般都有。
(9)外储设备:光盘刻录DVD或CD-RW。
泰尹网wiy5(10)图像输出:以数字形式输出到相机及PACS系统
(11)网络传输速度:100m/ms或1000m/ms;后者有更快的传输速率。
5、球管支架及诊断床:要求人性化设计和符合临床需要。

本文发布于:2024-09-23 10:20:20,感谢您对本站的认可!

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