第十章CR和DR成像理論

1、第十章 CR和DR成像理論第一節(jié) CR計(jì)算機(jī)X線攝影（簡(jiǎn)稱CR），是光激勵(lì)存儲(chǔ)熒光體（Photostimulable Storage Phosphor，PSP）成像。CR利用IP取代傳統(tǒng)的屏/片體系，進(jìn)行病人影像的高敏感性記錄。盡管看上去與傳統(tǒng)的增感屏很相似，但其功能有很大的差異，它在光激勵(lì)熒光體中記錄X線影像，并使其影像信息以電信號(hào)方式提取出來(lái)，是實(shí)現(xiàn)常規(guī)X線攝影數(shù)字化的最早成像技術(shù)。一、成像原理（一）工作流程1、信息采集（acquisition of information） 傳統(tǒng)的X線攝影都是以X線膠片為探測(cè)器，接受一次性曝光后，經(jīng)沖洗形成影像，但所獲得的影像始終是一種模擬影像。CR系統(tǒng)

2、實(shí)現(xiàn)了用成像板來(lái)接受X線的模擬信息，然后經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)影像的數(shù)字化。對(duì)IP的曝光過(guò)程就是信息采集。2、信息轉(zhuǎn)換（transformation of information） 是指存儲(chǔ)在IP上的模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息的過(guò)程。CR的信息轉(zhuǎn)換部分主要由激光閱讀儀、光電倍增管和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器組成。IP在X線下受到第一次激發(fā)時(shí)儲(chǔ)存連續(xù)的模擬信息，在激光閱讀儀中進(jìn)行激光掃描時(shí)受到第二次激發(fā)，而產(chǎn)生熒光（熒光的強(qiáng)弱與第一次激發(fā)時(shí)的能量精確地成比例，呈線性正相關(guān)），該熒光經(jīng)高效光導(dǎo)器采集和導(dǎo)向，進(jìn)入光電倍增管轉(zhuǎn)換為相應(yīng)強(qiáng)弱的電信號(hào)，然后進(jìn)行增幅放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)。3、信息處理（processing

3、 of information） 是指使用不同的相關(guān)技術(shù)根據(jù)診斷的需要對(duì)影像實(shí)施的處理，從而達(dá)到影像質(zhì)量的最優(yōu)化。CR的常用處理技術(shù)包括有諧調(diào)處理技術(shù)、空間頻率處理技術(shù)和減影處理技術(shù)。4、信息的存儲(chǔ)與輸出（archving and output of information） 在CR系統(tǒng)中，IP被掃描后所獲得的信息可以同時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)和打印。影像信息一般被存儲(chǔ)在光盤(pán)中，隨刻錄隨讀取。一張存儲(chǔ)量為2G的光盤(pán)（有A、B兩面），在壓縮比為1:20的前提下，若每幅影像平均所占據(jù)的存儲(chǔ)空間是4M，那么，每張盤(pán)可以存圖像5000幅。而且能夠長(zhǎng)久的作為網(wǎng)絡(luò)資源保存，以供檢索和查詢?yōu)獒t(yī)學(xué)診斷提供幫助。（二）成像原

4、理在CR成像系統(tǒng)中，成像板（IP）作為一種輻射接收部件替代了常規(guī)X線攝影用的膠片，成為影像記錄的載體。成像板上涂有一層“光激勵(lì)熒光體（PSP）”，選用的材料必須具有“光激勵(lì)發(fā)光（PSL）”的特性。許多化合物具有這種特性，但適宜X線攝影所需要特性的卻為數(shù)不多。最接近X線攝影要求的化合物是“堿土鹵化物”，如BaFBr:Eu2+，BaF(BrI):Eu2+，BaSrFBr:Eu2+。微量的Eu2+混雜物加在光激勵(lì)熒光體中，以改變它的結(jié)構(gòu)和物理特性。微量的混雜物，也叫作活化劑，替代了晶體中的堿土，形成了發(fā)光中心。曝光后的成像板，由于吸收X線而發(fā)生電離，在光激勵(lì)熒光體的晶體中產(chǎn)生電子/空穴對(duì)（陷阱）。一

5、個(gè)電子/空穴對(duì)將一個(gè)Eu2+躍遷到激發(fā)態(tài)Eu3+，以俘獲電子的形式存儲(chǔ)的能量形成潛影，也就是說(shuō)，光激勵(lì)熒光體的晶體結(jié)構(gòu)“陷阱”中存儲(chǔ)的是吸收的X線能量，所以有時(shí)稱作“存儲(chǔ)”熒光體。當(dāng)Eu3+在適當(dāng)波長(zhǎng)的附加可見(jiàn)光能量的激勵(lì)下，再返回到基態(tài)Eu2+時(shí)，會(huì)將俘獲的能量以可見(jiàn)光的方式被釋放出來(lái)。曝光后的成像板在讀取儀內(nèi)，經(jīng)過(guò)用低能量高度聚焦和放大的紅色激光掃描，一種較高能量低強(qiáng)度的藍(lán)色光激勵(lì)發(fā)光（PSL）信號(hào)被釋放出，它的強(qiáng)度與接受器中吸收的X線光子的數(shù)量呈正比。藍(lán)色的光激勵(lì)發(fā)光（PSL）信號(hào)從紅色激光中分離，導(dǎo)入一個(gè)或多個(gè)光電倍增管。最常用的激光是HeNe（=633nm）激光和“二極管”（=680

6、nm）激光，光激勵(lì)發(fā)光的波長(zhǎng)為390nm-490nm范圍，恰好與光電倍增管（PMT）光電陰極探測(cè)敏感度的波長(zhǎng)（400nm）相匹配。光電倍增管將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓，電壓經(jīng)過(guò)增幅，輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字，通過(guò)釆樣和量化，以數(shù)字影像矩陣的方式存儲(chǔ)。對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)影像分析，確定有用影像的相關(guān)區(qū)域，按照用戶選擇的解剖部位程序?qū)⑽矬w對(duì)比度轉(zhuǎn)換成模仿模擬膠片的灰階影像。最后，重建出影像在監(jiān)視器上顯示或通過(guò)打印機(jī)打印出照片影像。影像讀取過(guò)程完成后，IP的影像數(shù)據(jù)可通過(guò)施加強(qiáng)光照射來(lái)消除，這就使得IP可重復(fù)使用。（三）相關(guān)概念解釋1.掃描方向 又稱激光掃描方向或稱快速掃描方向，指的是沿激光束偏轉(zhuǎn)路

7、徑的方向。2.慢掃描方向 又稱屏掃描方向或稱副掃描方向，指的是成像板傳送方向。IP的傳送速度根據(jù)不同的IP尺寸來(lái)選擇，使掃描和副掃描方向上的有效采樣尺寸相同。3.激勵(lì)發(fā)光信號(hào)的衰減 當(dāng)激勵(lì)光停止后，光激勵(lì)發(fā)光的信號(hào)即刻由強(qiáng)變?nèi)踔敝料?，此過(guò)程稱之為衰減。各種熒光物質(zhì)的熒光衰減時(shí)間長(zhǎng)短，用衰減時(shí)間常數(shù)表示。成像板中氟溴化鋇:銪（BaFBr:Eu2+）晶體的光激勵(lì)發(fā)光信號(hào)的衰減時(shí)間常數(shù)約為0.8ms。這是一個(gè)限制讀出時(shí)間的主要因素，它制約了激光束橫越熒光體板的掃描速度。4.模數(shù)轉(zhuǎn)換速率 指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在單位時(shí)間內(nèi)將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的頻率。在CR系統(tǒng)讀取中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換光電倍增管（PM

8、T）信號(hào)的速率遠(yuǎn)大于激光的快速掃描速率，是快速掃描速度的2000倍，約與掃描方向的像素?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)。5.自發(fā)熒光消退 曝光后的成像板中已形成潛影，既便成像板未被讀取，仍在暗盒內(nèi)存放著，隨著時(shí)間的推移，俘獲的信號(hào)會(huì)呈指數(shù)規(guī)律逐漸消退，這種現(xiàn)象稱為自發(fā)熒光消退。一次曝光后，典型的成像板會(huì)在10分鐘到8小時(shí)之間損失25%的存儲(chǔ)信號(hào)，這個(gè)時(shí)間段之后逐漸變慢。信號(hào)的消退在讀取時(shí)表現(xiàn)出曝光的不足，故要求我們?cè)诠ぷ髦袑?duì)曝光后的成像板及時(shí)讀取，以消除自發(fā)熒光消退的影響。二、四象限理論計(jì)算機(jī)線攝影系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字成像處理技術(shù)把從IP上閱讀到的線影像數(shù)據(jù)變換為能進(jìn)行診斷的數(shù)字圖像，這些數(shù)據(jù)能夠在CRT上顯示，也可以通過(guò)膠

9、片進(jìn)行記錄。當(dāng)線采集條件在不理想的情況下，導(dǎo)致過(guò)度曝光或曝光不足，但CR系統(tǒng)能把它們變成具有理想密度和對(duì)比度的影像，實(shí)現(xiàn)這種功能的裝置就是曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器(Exposure Data Recognizer EDR)。EDR結(jié)合先進(jìn)的圖像識(shí)別技術(shù)，諸如：分割曝光識(shí)別、曝光野識(shí)別和直方圖分析來(lái)很好地控制圖像的質(zhì)量。(一)EDR的基本原理EDR是利用在每種成像采集菜單(成像部位和攝影技術(shù))中線影像的密度和對(duì)比度具有自己獨(dú)特的性質(zhì)來(lái)運(yùn)作的，EDR數(shù)據(jù)來(lái)自于IP和成像菜單，在成像分割模式和曝光野的范圍被識(shí)別后，就得出了每一幅圖像的密度直方圖。對(duì)于不同的成像區(qū)域和采集菜單，直方圖都有不同的類型相對(duì)應(yīng)。由于這

10、種特性，運(yùn)用有效的成像數(shù)據(jù)的最大值S1和最小值S2的探測(cè)來(lái)決定閱讀條件，從而獲得與原圖像一致的密度和對(duì)比度。閱讀條件由兩個(gè)參數(shù)來(lái)決定，閱讀的靈敏度與寬容度，更具體地說(shuō)是光電倍增管的靈敏度和放大器的增益。調(diào)整以后，將得到有利于處理和貯存的理想成像數(shù)據(jù)。EDR的功能和CR系統(tǒng)工作原理將歸納為四個(gè)象限來(lái)進(jìn)行描述，如圖11-1-1所示。圖10-1 四象限理論示意圖（一）第一象限涉及IP的固有特征，即X線的輻射劑量與激光束激發(fā)IP的光激勵(lì)發(fā)光（PSL）強(qiáng)度之間的關(guān)系。二者之間的關(guān)系在大于1:104的范圍是線性的。該線性關(guān)系使CR系統(tǒng)具有高敏感性和寬動(dòng)態(tài)范圍。（二）第二象限涉及輸入到影像閱讀裝置（imag

11、e reader，IRD）的光激勵(lì)發(fā)光強(qiáng)度（信號(hào)）與通過(guò)EDR決定的閱讀條件所獲得的數(shù)字輸出信號(hào)之間的關(guān)系。IRD有一個(gè)自動(dòng)設(shè)定每幅影像敏感性范圍的機(jī)制，根據(jù)記錄在IP上的成像信息（X線劑量和動(dòng)態(tài)范圍）來(lái)決定影像的閱讀條件。圖11-1-1中所示，例1的讀出條件由A線指示，使用了較高的X線劑量和較窄的動(dòng)態(tài)范圍；例2的讀出條件由B線指示，使用了較低的X線劑量和較寬的動(dòng)態(tài)范圍。由于在第一象限中IP性質(zhì)的特性化和在第二象限的自動(dòng)設(shè)定機(jī)制，成像與顯示的特征是分別獨(dú)立控制的。讀出的影像信息被饋送到第三象限的影像處理裝置中。（三）第三象限涉及影像處理裝置（image Processor,IPC）顯示出適用于

12、診斷的影像。也就是說(shuō)，顯示的特征是可以獨(dú)立控制的，可根據(jù)診斷要求施行諧調(diào)處理、空間頻率處理和減影處理等，使影像能夠達(dá)到最佳的顯示。（四）第四象限涉及影像記錄裝置（image recorder,IRC）。饋入IRC的影像信號(hào)重新被轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)以獲得X線照片。IRC對(duì)CR系統(tǒng)使用的膠片特性曲線自動(dòng)實(shí)施補(bǔ)償，以使相對(duì)于曝光曲線的影像密度是線性的。這樣，第四象限決定了CR系統(tǒng)中輸出的X線照片的特性曲線和常規(guī)X線照片的特性曲線不同。CR系統(tǒng)的特性曲線是依據(jù)X線劑量和成像范圍自動(dòng)改變的。上述四象限理論中，第一象限涉及IP的固在特征，在系統(tǒng)運(yùn)行中是不能調(diào)節(jié)的。第二至四象限則在系統(tǒng)運(yùn)行中可充分調(diào)節(jié)，實(shí)施影像

13、處理功能。2009年“全國(guó)衛(wèi)生專業(yè)技術(shù)資格考試指導(dǎo)”“放射醫(yī)學(xué)技術(shù)“（33）中級(jí)專業(yè)知識(shí)（3）第十章 CR和DR成像理論三、曝光指示器在CR的應(yīng)用中,正確理解各種物理量的定義及物理意義,合理選擇各種參數(shù),是CR質(zhì)量控制的重要內(nèi)容，曝光指示器是CR的選擇參數(shù)之一。PSP系統(tǒng)可以在曝光不足或過(guò)度時(shí)都能提供適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)密度或影像灰階輸出值，這歸功于大寬容度響應(yīng)和將信號(hào)定標(biāo)在預(yù)設(shè)輸出范圍的算法。運(yùn)用不適當(dāng)技術(shù)時(shí)潛在的問(wèn)題因此可能被掩蓋。在成像板上具有平均入射照射量指示值來(lái)驗(yàn)證攝影技術(shù)是否正確，這一點(diǎn)十分重要。每一PSP生產(chǎn)商都有一種特定的方法來(lái)提供這種信息。對(duì)于Fuji來(lái)說(shuō)，采用反比于入射照射量的感度值

14、（Sensitivity number）。Kodak提供曝光指數(shù)（Exposure Index），直接正比于照射量的對(duì)數(shù)值。Agfa提供的指示值叫做lgM，它的值也與照射量的對(duì)數(shù)值呈正比。Konica提供的曝光指數(shù)稱REX（相對(duì)照射量）。這些（或其他）相對(duì)曝光指示值主要依賴探測(cè)器上吸收的能量以及在處理過(guò)程中PSL釋放的強(qiáng)度，因此，能量積存和熒光體衰減都對(duì)曝光指數(shù)產(chǎn)生影響。照射野分割和直方圖分析同樣影響曝光指示值。同時(shí)，不恰當(dāng)?shù)氖褂锰幚硭惴ㄒ矔?huì)使曝光指示產(chǎn)生變化。對(duì)于所有的數(shù)字系統(tǒng)而言，在對(duì)被照體成像時(shí)，IP上的照射量在整幅影像中都有所不同。使用任何單一的數(shù)值來(lái)表達(dá)照射量是不可能的，即使是一個(gè)校

15、準(zhǔn)過(guò)的絕對(duì)曝光度量標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，所有的曝光指示器都是反映IP板上一些特定區(qū)域的統(tǒng)計(jì)特征（比如均值或中位數(shù)）。因此，我們要認(rèn)識(shí)到，曝光指數(shù)只是探測(cè)器上照射量的估計(jì)值，而不是一個(gè)絕對(duì)值。另外，曝光指示值隨kVp（峰值電壓）的變化和IP的不同衰減/吸收對(duì)線束濾過(guò)作用的不同而不同。熟悉和掌握由生產(chǎn)商提供的具體使用方法有助于進(jìn)一步了解曝光指示的數(shù)值，并能夠?qū)⑦@些值與探測(cè)器感度更好的結(jié)合，確定出最佳的校準(zhǔn)方法。1、Fuji系統(tǒng)Fuji PSP系統(tǒng)使用感度值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)入射照射量的評(píng)估，此照射量穿過(guò)被照體后到達(dá)成像板。標(biāo)準(zhǔn)分辨率（standard resolution）的成像板在常規(guī)的處理?xiàng)l件下，在無(wú)濾過(guò)80k

16、Vp線束下通過(guò)以下公式得出系統(tǒng)的感度值：成像板上較低（高）的入射照射量會(huì)產(chǎn)生較低（高）的PSL信號(hào)（取決于直方圖分析）。這種情況下，需要增加（降低）信號(hào)的放大率來(lái)獲得數(shù)字化的最優(yōu)化信號(hào)范圍。根據(jù)曝光直方圖的形狀，放大的量值間接地由系統(tǒng)感度值來(lái)表達(dá)。計(jì)算機(jī)算法根據(jù)不同的解剖特征描繪出不同的直方圖形狀，確定最大值、最小值和中位值。按照上面所述對(duì)信號(hào)的放大進(jìn)行調(diào)整，將中位值映射為輸出范圍的中點(diǎn)。Fuji系統(tǒng)常采用的兩種算法包括自動(dòng)模式和半自動(dòng)模式。自動(dòng)模式是將整個(gè)圖像的區(qū)域用于圖像分割和直方圖評(píng)估，而半自動(dòng)模式則是對(duì)特定的圖像區(qū)域（例如中央的10cm10cm區(qū)域）。自動(dòng)模式根據(jù)直方圖的最大值和最小值

17、間的像素點(diǎn)來(lái)確定曝光寬容度，而半自動(dòng)模式則是預(yù)先設(shè)定寬容度的范圍。第三種選擇稱為固定感度模式。在IP板讀出時(shí)，用戶要預(yù)先設(shè)定感度值。這種模式下的系統(tǒng)就類似于傳統(tǒng)屏-片探測(cè)器，在攝影技術(shù)方面當(dāng)然要求準(zhǔn)確地選擇。2、Kodak系統(tǒng)Kodak PSP系統(tǒng)所使用的曝光指數(shù)，與成像板上平均入射照射量的對(duì)數(shù)呈正比，計(jì)算公式為： 1mR的照射量（80kVp，0.5mmCu，1mm Al濾過(guò)）產(chǎn)生的曝光指數(shù)為2000。在相同準(zhǔn)直系統(tǒng)下，10mR的照射量產(chǎn)生的曝光指數(shù)為3000，0.1mR產(chǎn)生1000的曝光指數(shù)。對(duì)熒光屏的照射量加倍時(shí)，曝光指數(shù)值增加300。因此EI的單位是“kilobels”（類似工程學(xué)中常用

18、的單位分貝）。當(dāng)使用高分辨PSP接受器（HR成像板）時(shí)，EI具有較低的范圍，這是由于IP的衰減較低所決定的。3、AGFA系統(tǒng)AGFA PSP系統(tǒng)使用了一種叫做“l(fā)gM”的曝光指示值，它是原始直方圖照射量中位值的對(duì)數(shù)。每一次AGFA PSP檢查都設(shè)定一種感度等級(jí)（Speed Class），系統(tǒng)會(huì)以想要的感度為中心，對(duì)在4個(gè)數(shù)量級(jí)范圍變化的照射量進(jìn)行補(bǔ)償。lgM值指的是對(duì)成像板的實(shí)際照射量，與僅為平均灰階值的掃描均值（Scanned Average Level，SAL）有一種數(shù)學(xué)關(guān)系。用75kVp和1.5mm Cu附加濾過(guò)，感度等級(jí)為200，2.2mR（20mGy）照射量對(duì)成像板曝光產(chǎn)生的SAL為

19、1800。作為PMT輸出的方根放大的結(jié)果，感度等級(jí)200的SAL值的特性響應(yīng)為：SAL200 = 1214照射量（mR）SAL值隨著感度等級(jí)S的方根值的增加而增加：SAL（S）= SAL200（S/200）0.5灰階數(shù)值可重新表達(dá)為照射量的對(duì)數(shù)值，這里的4095等同于3.2768，零點(diǎn)未加定義。lgM與SAL的關(guān)系為：lgM = 3.2768-log（4095/SAL）2聯(lián)合以上三個(gè)等式并將其簡(jiǎn)化，lgM與照射量的確切關(guān)系為：照射量（mR）= （2276/S）（10（lgM-3.2768）從這個(gè)等式中可以斷定，lgM的數(shù)值有0.3的變化時(shí)，對(duì)應(yīng)于照射量將有兩個(gè)數(shù)量級(jí)的變化。盡管lgM的絕對(duì)數(shù)值

20、依賴于感度等級(jí)，但lgM和照射量之間的相對(duì)變化是與感度等級(jí)無(wú)關(guān)的。因此，lgM用“l(fā)gE”單位來(lái)表達(dá)，相當(dāng)于貝爾（bels，B）。這個(gè)相對(duì)照射量的范例，被合并到劑量監(jiān)測(cè)軟件中，并作為AGFA PSP系統(tǒng)的一個(gè)選件。對(duì)于每一檢查、體位和暗盒尺寸，lgM的平均值要么經(jīng)過(guò)50次檢查后計(jì)算得出，要么手動(dòng)設(shè)置。對(duì)于那種類型、體位和暗盒尺寸在后來(lái)的每次檢查中，lgM值都要與標(biāo)稱lgM值進(jìn)行比較。劑量的偏移同時(shí)以數(shù)值和溫度曲線的形式表達(dá)出來(lái)。每種類型的最后100次檢查的標(biāo)稱lgM值和平均統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以打印或以電子格式保留。4、Konica系統(tǒng)Konica REX值由以下公式計(jì)算得出：S = QR E1/E這里

21、QR是預(yù)置的量化范圍，E1是成像板上產(chǎn)生數(shù)值1535時(shí)的照射量（mR）, E是成像板上用于計(jì)算S值的區(qū)域的平均照射量。以QR值200為例，在80kVp的條件下，IP上1mR照射量，系統(tǒng)準(zhǔn)值后顯示數(shù)值為1535。因此，照射量1mR時(shí)對(duì)應(yīng)的S=200 (1/1)，照射量2mR對(duì)應(yīng)的S值為100。生產(chǎn)商通常是以在IP板上產(chǎn)生1mR的照射量（盡管能量會(huì)有變化）為基礎(chǔ)的“目標(biāo)”照射量，這樣就很類似一個(gè)“感度200”等級(jí)的探測(cè)器。因?yàn)橄鄬?duì)于感度400的屏片探測(cè)器，PSP IP的吸收效率較低，而我們需要獲取與屏片基本相同的SNR。另外一點(diǎn)是，生產(chǎn)商用于校準(zhǔn)的X射線質(zhì)也有所不同。所有系統(tǒng)的曝光指數(shù)的穩(wěn)定性主要

22、依賴于kVp和濾過(guò)。目前我們正在努力制定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的方法，對(duì)所有的DR系統(tǒng)的曝光指示值進(jìn)行校準(zhǔn)，目前正由AAPM進(jìn)行擬定。2009年“全國(guó)衛(wèi)生專業(yè)技術(shù)資格考試指導(dǎo)”“放射醫(yī)學(xué)技術(shù)“（34）中級(jí)專業(yè)知識(shí)（3）第十章 CR和DR成像理論第二節(jié) DR一、概 述1986年，隨著DSA（Digital subtraction angiography）技術(shù)的問(wèn)世，在布魯塞爾第15屆國(guó)際放射學(xué)術(shù)會(huì)議上首次提出數(shù)字化X線攝影（Digital radiography，DR）的物理學(xué)概念，開(kāi)啟了計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)X線成像技術(shù)結(jié)合的發(fā)展進(jìn)程。常規(guī)X線檢查實(shí)現(xiàn)數(shù)字化最早的是X線I.I-TV系統(tǒng)，開(kāi)始時(shí)將攝像管輸出的視頻

23、信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入給計(jì)算機(jī)重建出圖像。CCD攝像機(jī)問(wèn)世后，替代了原來(lái)的攝像管，CCD可將影像增強(qiáng)器輸出屏的影像直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息輸入計(jì)算機(jī)。當(dāng)時(shí)稱此設(shè)備為DR。后來(lái)，CR問(wèn)世，率先實(shí)現(xiàn)了常規(guī)X線攝影的數(shù)字化。20世紀(jì)90年代后期，薄膜晶體管（TFT）陣列等新技術(shù)推出，使數(shù)字X線攝影的探測(cè)器研制取得突破性進(jìn)展，多種類型的固態(tài)一體化平板探測(cè)器(Flat panel detector，F(xiàn)PD)投入臨床應(yīng)用，將此類成像技術(shù)稱為DR。由于各生產(chǎn)廠家在DR成像設(shè)備中采用的成像元器件及成像方式不同，DR的設(shè)備類型越來(lái)越多。隨著硬件及軟件不斷的研發(fā)，DR的成像功能也越來(lái)越擴(kuò)展，圖像顯示由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)

24、，由平片到體層，由重疊到減影，由局部到全長(zhǎng)。設(shè)備的改進(jìn)推動(dòng)著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)的發(fā)展。二、直接轉(zhuǎn)換式平板探測(cè)器（一）概念直接轉(zhuǎn)換式平板探測(cè)器名稱中有兩層含義，一是直接轉(zhuǎn)換，系指該探測(cè)器利用的光導(dǎo)半導(dǎo)材料是非晶硒，非晶硒俘獲入射的X線光子后，直接將接收到的X線光子轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，故稱其為直接轉(zhuǎn)換。二是平板，系指探測(cè)器的單元陣列采用的是薄膜晶體管(thin film transistor，TFT)技術(shù)。制成的探測(cè)器外形類似平板狀，所以，這種探測(cè)器稱為直接轉(zhuǎn)換式平板探測(cè)器。多絲正比電離室探測(cè)器雖屬直接轉(zhuǎn)換式，但其結(jié)構(gòu)非板形，是一種狹縫掃描裝置，不屬于平板探測(cè)器。（二）成像原理透過(guò)被照體的X線

25、照射到平板探測(cè)器的非晶硒層時(shí)，由于非晶硒的導(dǎo)電特性被激發(fā)出電子-空穴對(duì)，即一對(duì)正負(fù)電子。該電子-空穴對(duì)在外加偏置電壓形成的電場(chǎng)作用下被分離并反向運(yùn)動(dòng)，負(fù)電子跑向偏壓的正極，正電子跑向偏壓的負(fù)極，于是形成電流。電流的大小與入射X線光子的數(shù)量成正比，這些電流信號(hào)被存儲(chǔ)在TFT的極間電容上。每個(gè)TFT形成一個(gè)采集圖像的最小單元，即像素。每個(gè)像素區(qū)內(nèi)有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，在讀出該像素單元電信號(hào)時(shí)起開(kāi)關(guān)作用。在讀出控制信號(hào)的控制下，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，把存儲(chǔ)于電容內(nèi)的像素信號(hào)逐一按順序讀出、放大，送到AD轉(zhuǎn)換器，從而將對(duì)應(yīng)的像素電荷轉(zhuǎn)化為數(shù)字化圖像信號(hào)。信號(hào)讀出后，掃描電路自動(dòng)清除硒層中的潛影和電容存儲(chǔ)的電荷，為下一次

26、的曝光和轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備。三、間接轉(zhuǎn)換式平板探測(cè)器（一）概念間接轉(zhuǎn)換型探測(cè)器系指X線影像信息在轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)過(guò)程中，中間需要經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換之后再變?yōu)殡娦盘?hào)。屬于此類型的探測(cè)器有：間接轉(zhuǎn)換式平板探測(cè)器（碘化銫+非晶硅，或使用硫氧化釓/鋱+非晶硅）和閃爍體+CCD陣列探測(cè)器。因閃爍體+CCD陣列探測(cè)器在制作過(guò)程中，閃爍體和CCD陣列之間需要有一定的距離，故探測(cè)器外形尺寸較厚，不屬平板探測(cè)器。（二）非晶硅平板探測(cè)器成像原理位于探測(cè)器頂層的碘化銫(CsI)閃爍晶體，受到X線照射后，由于它的特性將入射的X線光子轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，可見(jiàn)光激發(fā)碘化銫層下的非晶硅光電二極管陣列，使光電二極管產(chǎn)生電流，從而將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在光電二極管自身的電容上形成儲(chǔ)存電荷。每一像素電荷量的變