平板探测器知识Word文件下载.docx
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碘化铯和硫氧化钆。
碘化铯将X线转换成可见光的能力比硫氧化钆强但本钱比较高；
将碘化铯加工成柱状构造，可以进一步提高捕获X线的能力，并减少散射光。
使用硫氧化钆做涂层的探测器成像速度快，性能稳定，本钱较低，但是转换效率不如碘化铯涂层高。
其次将闪烁体产生的可见光转换成电信号的方式也会对DQE产生影响。
在碘化铯（或者硫氧化钆）+薄膜晶体管（TFT）这种构造的平板探测器中，由于TFT的阵列可以做成与闪烁体涂层的面积一样大，因此可见光不需要经过透镜折射就可以投射到TFT上，中间没有可以光子损失，因此DQE也比较高；
在碘化铯+CCD（或者CMOS）这种构造的平板探测器中，由于CCD（或者CMOS）的面积不能做到与闪烁体涂层一样大，所以需要经过光学系统折射、反射后才能将全部影像投照到CCD（或者CMOS）上，这过程使光子产生了损耗，因此DQE比较低。
在非晶硒平板探测器中，X线转换成电信号完全依赖于非晶硒层产生的电子空穴对，DQE的上下取决于非晶硒层产生电荷能力。
总的说来，CsI+TFT这种构造的间接转换平板探测器的极限DQE高于a-Se直接转换平板探测器的极限DQE。
〔2〕影响平板探测器空间分辨率的因素
在非晶硅平板探测器中，由于可见光的产生，存在散射现象，空间分辨率不仅仅取决于单位面积薄膜晶体管矩阵大小，而且还取决于对散射光的控制技术。
总的说来，间接转换平板探测器的空间分辨率不如直接转换平板探测器的空间分辨率高。
在非晶硒平板探测器中，由于没有可见光的产生，不发生散射，空间分辨率取决于单位面积薄膜晶体管矩阵大小。
矩阵越大薄膜晶体管的个数越多，空间分辨率越高，随着工艺的提高可以做到很高的空间分辨率。
量子探测效率与空间分辨率的关系
对于同一种平板探测器，在不同的空间分辨率时，其DQE是变化的；
极限的DQE高，不等于在任何空间分辨率时DQE都高。
DQE的计算公式如下：
DQE=S2×
MFT2/NSP×
X×
C
S：
信号平均强度；
MTF：
调制传递函数；
X：
X线曝光强度；
NPS：
系统噪声功率谱；
C：
X线量子系数
从计算公式中我们可以看到，在不同的MTF值中对应不同的DQE，也就是说在不同的空间分辨率时有不同的DQE。
非晶硅平板探测器的极限DQE比较高，但是随着空间分辨率的提高，其DQE下降得较多；
而非晶硒平板探测器的极限DQE不如间接转换平板探测器的极限DQE高，但是随着空间分辨率的提高，其DQE下降比较平缓，在高空间分辨率时，DQE反而超过了非晶硅平板探测器。
这种特性说明非晶硅平板探测器在区分组织密度差异的能力较强；
而非晶硒平板探测器在区分细微构造差异的能力较高。
不同类型的平板探测器在临床上的应用
由于DQE影响了图像的比照度，空间分辨率影响图像对细节的分辨能力。
在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的DR。
对于象胸部这样的检查，重点在于观察和区分不同组织的密度，因此对密度分辨率的要求比较高。
在这种情况下，宜使用非晶硅平板探测器的DR，这样DQE比较高，容易获得较高比照度的图像，更有利于诊断；
对于象四肢关节、乳腺这些部位的检查，需要对细节要有较高的显像，对空间分辨率的要求很高，因此宜采用非晶硒平板探测器的DR，以获得高空间分辨率的图像。
目前绝大多数厂家的数字乳腺机都采用了非晶硒平板探测器，正是由于乳腺摄片对空间分辨率要求很高，而只有非晶硒平板探测器才可能到达相应的要求。
由此可见，不同类型的平板探测器由于材料、构造、工艺的不同而造成DQE和空间分辨率的差异。
DQE影响了对组织密度差异的分辨能力；
而空间分辨率影响了对细微构造的分辨能力。
目前还没有一款DQE和空间分辨率都做得很高的平板探测器，因此需要在两者间做一个平衡。
所以在购置和使用DR时，应该根据购置DR的主要用途和具体的检查部位去选择和使用不同类型平板探测器的DR，只有这样才能拍摄出最有利于诊断的图像。
量子探测效率在影像学上是探测器〔增感屏，胶片，IP,FPD）探测到的光量子与球管发射到探测器上的量子数目比
〔二〕密度分辨率和空间分辨率是决定平板探测器的图像质量的两大重要参数。
空间分辨率是指图像每个像素点的大小，这个相信各位都很清楚，平板探测器技术介绍中的像素200μm，160μm，143μm，100μm，还有线对数2.5lp/mm，3.1lp/mm，3.6lp/mm，5lp/mm等，分辨率2K*2K，2.6K*2.6K，3K*3K，4K*4K也是空间分辨率的指标，这三个数量间是可以互相换算的，多数厂家在广告宣传的时候一般只注重突出空间分辨率的大小，而忽略了密度分辨率。
密度分辨率是指图像上每两个相临像素点的黑白比照关系，此项指标在诊断中有着非常大的意义，尤其是密度变化不大的病变的图像，以正位胸片为例，普通平片上和CR片上都无法看到肺野外带的肺纹理，而高量子探测率的DR片上外带的纹理清晰可见。
这也是DR逐步淘汰CR的一个重要原因，同样也是非晶硅平板逐步淘汰CCD、非晶硒以及其他平板的一个重要原因。
另外很多人都有一个误区，DR的像素点大小越小，DR的性能就越好，这个误区就是因为不了解密度分辨率造成的，如果单纯的靠像素点大小决定DR的性能，而CR以及CCDDR的像素都超过1000万。
从显示角度考虑，人的肉眼是有极限的，到达了一定的分辨率，即使像素点再小，超过一定数量后，对人的观察没有任何影响，另外现在的5M竖屏价格已经非常昂贵了，也可能是我孤陋寡闻，至今尚未听说那个医院应用的是5M以上的竖屏，5M其实就是2K*2.5K的分辨率。
因此在选择DR的时候应该综合考虑空间分辨率和密度分辨率。
最后再做个广告性质的介绍，前面有帖子中有人说佳能的DR图像较差，分辨率较低，我有点不明白，从空间分辨率角度考虑，为什么不说像素点200μm的Revolution平板，而说160μm的佳能平板，从密度分辨率角度考虑，佳能平板因为独家应用了X吸收率最高的硫氧化钆做为闪烁体，量子探测率在所有DR中最高，高达66.5%。
另外，佳能平板中有款CXDI-31的，像素点大小100μm，也是所有DR中空间分辨率最高的，佳能的通用DR平板选择160μm的像素大小，并非生产工艺无法做得更小，而是综合考虑生产工艺、空间分辨率、密度分辨率、实际应用等等诸多因素选择的。
〔三〕20世纪70年代兴起的介入放射学〔interventionalradiology〕是在影像监视下对某些疾病进展治疗的新技术，使一些用科药物治疗或外科手术治疗难以进展或难以奏效的疾病得到有效的医治。
纵观30年来介入放射学的应用与开展，可以看出介入放射学在临床工作中的地位明显提高，已成为医院中作用特殊、任务重大、不可或缺的重要临床科室，已成为同科和外科并列的三大治疗体系之一［1］。
介入医学的开展与影像设备和临床医学密切相关，而影像设备是介入医生的“眼睛〞。
介入医生所使用的最重要的影像设备是数字减影血管造影〔digitalsubtractionangiogrphy,DSA〕系统。
本文就目前国外DSA设备的新技术开展及其应用的新进展，结合大量文献进展综述，重点介绍介入医生密切关注的平板探测器〔flatpaneldetectors,FPD〕在DSA设备的应用原理及技术特点，及其在临床医学应用中的技术优势。
1
平板探测器
〔FPD〕在DSA设备的应用原理随着心脑血管疾病和肿瘤发病率的不断提高，介入治疗医生的工作负担逐步加重，而医生在进展介入治疗时必须长时间的接触放射线；
治疗技术的开展，如血管支架向小型化的开展，使其在X线下越来越不容易被发现。
但随着数字X线成像技术的日臻完善以及计算机技术的开展，FPD应用到最新DSA设备中，有效解决了上述问题。
由FPD取代传统的影像增强器〔I.ITV〕影像链，省去了中间环节〔I.I、光学系统、摄像头、模/数转换器〕的屡次转换，整个过程均在FPD进展，直接获取数字化图像，防止了传统影像链多个环节传输所造成的失真、噪声及分辨率下降，减少了复杂的外围控制局部，使控制更为直接简单，显示出传统DSA无法比较的技术优势［2］。
新一代的FPD与影像增强器相比，扩展了数字化采集的能力，在呈现优质临床图像的同时，到达降低X线剂量的效果，提高了对医生和患者的保护。
DSA设备中的FPD技术有直接方式与间接方式2种类型：
直接方式的检测元件采用光电导材料非晶体硒〔aSe〕层〔非荧光层〕加薄膜晶体管〔thinfilmtransistor,TFT〕阵列构成，它可以将X射线直接转换成电信号、产生数字信号。
优点在于检测晶体的厚度较薄，转换速度会较快；
缺点在于量子检测效率〔DQE〕略逊于间接型FPD，并且在应用时外加数千伏的电压，对薄膜晶体开关形成极大的威胁，引起较大的噪声。
间接方式那么采用碘化铯〔CsI荧光体层〕与具有光电二极管作用的非晶体硅层加TFT阵列构成。
它先将X线转换成可见光，再转换成电信号，从而产生数字信号。
优点在于稳定性较好、转化率高；
缺点是CsI的制作工艺比非结晶硒均匀层的制作工艺复杂，且需要光敏二极管［3］。
前者的平板探测器空间分辨率优于后者，并且在有临床意义的空间分辨围下具有更好的量子检出效能特性［4］。
在低曝光剂量条件下，成像质量非晶硅FPD系统优于非晶硒系统；
在获得一样的影像质量的前提下，使用前者进展X射线摄影可以降低被检者受照剂量［5］。
两种类型FPD的时间分辨率均可以满足血管造影的需要，到达7.5~30帧/s的采集。
2
平板探测器的尺寸及生产厂家
目前市场上能够提供平板探测器全数字化血管造影系统的厂家有：
美国的通用电器〔GE〕公司，德国西门子〔Siemens〕公司，荷兰的飞利浦〔Philips〕公司和日本岛津〔Shimadzu〕公司。
前三者采用了间接型FPD，在中国的装机量约100余台。
Shimadzu公司采用自主开发的非晶体硒FPD，具有更高的空间分辨率〔像素尺寸150um,3.3LP/mm〕，其开发的RSMDSA可以在患者运动状态下实现清晰的减影采集，克制了重症患者无法配合检查的难题。
最早的平板血管造影系统是GE公司2000年3月推出的Innova2000，边长为20.5cm×
20.5cm，对角线为29cm，与传统12英寸的影像增强器的DSA直径一样，由于探测器较小，GE将该机定位为以心脏介入为主的兼容机。
2002年推出了边长为41cm×
41cm的Innova4100，解决了外周血管的介入治疗问题；
2004年推出了边长31cm×
31cm的Innova3100,认为这款机器为“黄金〞兼容机。
GE公司Innova系列平板探测器均为正方形，像素大小均为200Vm，空间分辨率为2.75LP/mm。
德国西门子的AxiomArtisdFC和荷兰飞利浦AlluraXperFD10平板血管造影系统在2001年北美放射年会RSNA01首次推出，FPD采用17.6cm×
17.6cm的小尺寸，对角线为25cm，像素184vm，空间分辨率为2.75LP/mm，作为心脏介入专用机。
RSNA03西门子和飞利浦同时分别推出悬吊式的大平板血管造影机AxiomArtisdTA和AlluraXperFD20；
RSNA04西门子又展出了落地式的AxiomArtisdFA；
三者作为兼容性的血管造影系统，平板为30cm×
40cm，像素154Vm，空间分辨率3.25LP/mm。
两公司宣称，30cm×
40cm长方形的FPD最符合人体解剖构造，平板径向放置可快速进展全下肢血管造影，横向放置可以覆盖全身任意解剖部位，而且大平板可进展±
90°
的旋转，西门子称其为“通用血管造影系统〞。
2003年西门子公司首次向全球推出AxiomArtisdBC，17.6cm×
17.6cm的双平板血管造影系统。
2005年荷兰飞利浦公司在美国心脏病学年会〔ACC〕宣布将推出AlluraXperFD10/10双平板血管造影系统。
RSNA06岛津公司展出了直接转换式FPD的血管造影机BransistSafire，该系统采用全新图像处理核心，在图像处理以及管理流程上比HeartSpeedSafire取得进一步飞跃，可以实现最快速的三维血管检查〔60°
/s的3DDSA〕，并且可以同时获得软组织断面图像，使介入医生不必再为了解软组织的情况而频繁地在导管室和CT室之间传递患者。
3
FPD数字血管造影系统的优缺点与传统
DSA系统相比，FPD数字化血管造影系统的主要优点：
〔1〕照射剂量减少，与传统DSA影像链相比，按照透视时使用的脉冲率不同和肢体的厚度不同，射线剂量大幅降低［6］。
当使用15帧/s~30帧/s的图像采集率进展透视时，照射剂量会降低15%~75%；
有的公司介绍比传统DSA系统可降低剂量60%；
王志康等［7］的研究说明，在一样的阈值检测指数值下，FPDDSA的透视剂量不到传统DSA的50%；
〔2〕影像的空间分辨率和密度分辨率较高，使用传统的分辨率测试卡，可见数字平板分辨率明显优于传统影像链，而且影像的层次丰富，细节清晰；
〔3〕受照剂量因受照体厚度不同而减少；
〔4〕量子检测效率〔DQE〕和调制传递函数〔MTF〕较高；
〔5〕成像的动态围大〔10倍于传统DSA〕，更方便进展图像后处理，并可作快速采集〔25帧/s〕；
〔6〕降低了图像的失真率，响应时间、分辨率和大围的比照度的一致性性能良好，尤其对低密度的导管、导丝和支架等显示清晰。
FPD数字化血管造影系统也存在着图像显示欠柔和，图像背景不透亮等缺乏：
〔1〕像素坏点造成的影响：
在FPD生产过程中，因制作工艺复杂，难免会有个别像素无常工作，当损坏的像素在某一局部到达一定数量时，会对使用者造成不良影响，表现为显示屏上的某一区域为恒定的高亮度或低亮度点，从而影响诊疗；
〔2〕像素增益差异造成的影响：
FPD在制作过程中虽然每个像素的工艺、处理方法都采取严格一致的标准，仍难保证像素成像性能的一致性，造成像素和像素之间成像的差异，如亮度、比照度的差异，最终对诊断造成不利影响。
为了防止此种情况的出现，可在外电路中增加增益校准电路，用以平衡此差异。
各个厂家采用的生产工艺不同，在感光度、灵敏度和分辨率上都有所差异，放射线剂量也有高有低，噪声水平也不一样，各有所长，也有不断改良和完善的空间［2］。
4
平板血管造影系统在介入诊疗中的特殊应用技术
4.1
下肢血管步进跟踪DSA造影技术的应用
步进采集技术始于20世纪90年代中期，是保证床体的运动速度与造影剂流动的速度相一致，注射一次造影剂，即可以获得一幅连续的无缝连接实时的DSA图像。
目前的平板血管造影机防止了传统DSA中造影剂流动速度和步进采集时间不匹配的弊端，使得步进技术日趋成熟。
GE公司的Innova3100、西门子公司的AxiomArtisdTA和飞利浦公司的AlluraXperFD20都具有这种即节省造影剂又减少X线曝光次数的采集技术。
4.2
旋转DSA采集技术的应用
20世纪90年代后期研制的旋转采集DSA技术是指：
旋转一次机架，注射一次造影剂，可得到一幅旋转的图像，保证医生从多个角度观察血管的形态。
此项技术已应用于心脑血管、颈部血管、肺动脉、腹腔动脉、肾动脉、髂动脉、下肢血管、胆道等多部位的检查。
早期具有旋转采集技术的传统DSA，机架旋转速度约40~45°
/s，旋转角度约在0~240°
。
基于数字平板技术的DSA，如西门子的dTA和岛津的SafireVF，其旋转速度可到达60°
/s，旋转角度310°
，可以保证在采集过程中，特别是神经介入过程中，能做到快速采集，这不仅有助于更快地制订治疗方案，而且可以有效减少对患者和医生的辐射剂量，减少造影剂的需求［8］。
4.3
三维重建DSA技术的应用
所谓三维重建技术是利用血管造影机做旋转DSA造影，将多角度的旋转DSA的二维原始图像所有信息分解为每一个体素，通过专业工作站的重建获得的三维图像。
三维DSA在颅动脉瘤诊疗方面优于二维DSA和旋转DSA［9］。
平板探测器技术的出现推动了三维技术的开展，旋转速度从最初的15°
/s，开展到现在60°
/s，快速的旋转使得在造影过程中造影剂的用量减少，使患者更平安，图像质量更高。
西门子公司率先在平板探测器的血管机上应用该项技术，其后岛津公司在BransistSafire上亦采用了三维重建技术。
目前该项技术已日趋成熟，主要的重建方式多为外表遮盖法重建技术〔SSD〕、最大密度投影〔MIP〕、容积重建技术〔VR〕或多层面重建术〔MPR〕等技术，比较成熟的软件有仿真镜技术，三维血管狭窄度测量软件等技术。
展望未来,随着微电子学与电子计算机的开展以及分子医学的开展,医学影像技术进入了全新的数字医学影像时代。
DSA设备将不断改良，应用领域也日益扩大，特别是在介入医学领域，展示着广阔的前景。
平板探测器的工作原理及优缺点
〔一〕碘化铯/非晶硅型：
概括原理：
X线先经荧光介质材料转换成可见光，再由光敏元件将可见光信号转换成电信号，最后将模拟电信号经A/D转换成数字信号。
具体原理：
1、曝光前，先使硅外表存储阳离子而产生均一电荷，导致在硅外表产生电子场；
2、曝光期间，在硅产生电子-空穴对，且自由电子游离到外表，导致在硅外表产生潜在的电荷影像，在每一点上电荷密度与局部X线强度相当。
3、曝光后，X线图像被储存在每一个像素中；
4、半导体转换器读出每一个素，完成模数转换。
优点：
1、转换效率高；
2、动态围广；
3、空间分辨率高；
4、在低分辨率区X线吸收率高〔原因是其原子序数高于非晶硒〕；
5、环境适应性强。
缺点：
1、高剂量时DQE不如非晶硒型；
2、因有荧光转换层故存在轻微散射效应；
3、锐利度相对略低于非晶硒型。
〔二〕非晶硒型
光导半导体直接将接收的X线光子转换成电荷，再由薄膜晶体管阵列将电信号读出并数字化。
1、X线入射光子在非晶硒层激发出电子-空穴对；
2、电子和空穴在外加电场的作用下做反向运动，产生电流，电流的大小与入射的X线光子数量成正比；
3、这些电流信号被存储在TFT的极间电容上，每一个TFT和电容就形成一个像素单元。
4、锐利度好；
1、对X线吸收率低，在低剂量条件下列图像质量不能很好的保证，而加大X线剂量，不但加大病源射线吸收，且对X光系统要求过高。
2、硒层对温度敏感，使用条件受限，环境适应性差。
〔三〕CCD型
由增感屏作为X线的交互介质，加CCD来数字化X线图像。
以MOS电容器型为例：
是在P型Si的外表生成一层SiO2，再在上面蒸镀一层多晶硅作为电极，给电极P型Si衬底加一电压，在电极下面就形成了一个低势能区，即势阱。
势阱的深浅与电压有关。
电压越高势阱越深。
而光生成电子就储于势阱之中。
光生电子多少与光强成正比。
所以所存储的电荷量也就反响了该点的亮度。
上百万的光敏单元所存储的电荷就形成与图像对应的电荷图像。
1、空间分辨率高；
2、几何失真小；
3、均匀一致性好。
1、转换效率低〔原因是CCD系统采用增感屏为其X线交互介质，它的MTF调制传递函数和DQE量子检测效能都不会超过增感屏。
另外，由于增感屏被X线激发的荧光通常只有小于1%能够通过镜头进入CCD〕。
2、生产工艺难：
CCD面积难以做大，需多片才能获得足够的尺寸，这便带来了拼接的问题，导致系统复杂度升高可靠性降低，且接缝两面有影像偏差。
3、像素大小由CCD的最小体积决定，而CCD体积制造工艺受限。
钼靶乳腺机：
乳腺机不同靶面滤过组合辐射剂量的比照研究
摘要：
目的:
研究数字乳腺摄影机钼钼、铑、铑三种不同靶面滤过组合的辐射剂量。
方法:
采用西门子钼钨
MammomatNovationDR型数字乳腺机,应用上述三种不同靶面滤过组合分别对15、和45mm三种不同厚度模体各30
进展5次投照,测量其辐射剂量并计算平均值。
结果:
模体为15mm时,三种不同靶面滤过组合辐射剂量差异不大,而在
模体为30mm和45mm时,三种不同靶面滤过组合的辐射剂量差异显著加大,且钼钼组合辐射剂量最大,钼铑组合次
之,钨铑组合最小。
结论:
在实际工作中应根据不同的乳腺厚度选择适宜的靶面滤过组合进展摄影,以尽量减少患者的
辐射剂量。
关键词：
乳腺;
辐射剂量;
放射摄影术
parativestudyofradiationdosebetweendifferenttargetsurfacefiltrationbinationsofthebreastmammographic
equipment
WANGZhongzhou,LIAiyin.DepartmentofRadiology,QianfoshanHospitalofShandongProvince,Jinan
Objective:
Toexploretheradiationdosesbetweendifferenttargetsurfacefiltrationbinationsofmolyb
250014,P.R.China
Abstract!
denummolybdenum,molybdenumrhodiumandtungstenrhodiumtargetsofthedigitalbreastXraymachine.Methods:
Threedif
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