數(shù)字放射攝影成像技術(shù)

1、數(shù)字放射攝影成像技術(shù)隨著醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，以膠片為顯示、存儲、傳遞為主 要方式的傳統(tǒng) X 射線攝像技術(shù)已不能滿足臨床診斷和治療發(fā)展 的需求。醫(yī)療設(shè)備的數(shù)字化要求日益強烈，全數(shù)字化放射學(xué)、圖 像導(dǎo)引和遠(yuǎn)程放射醫(yī)學(xué)將是放射醫(yī)學(xué)影像發(fā)展的必然趨勢。一、傳統(tǒng)醫(yī)療攝影成像技術(shù)與數(shù)字?jǐn)z影成像技術(shù)傳統(tǒng) X 射線攝影以膠片或感光屏為媒體，以二維成像方式， 利用 X 射線的穿透作用、 熒光效應(yīng)和化學(xué)作用， 使得穿過人體后 發(fā)生不同衰減的 X 射線在膠片或感光屏上呈現(xiàn)不同密度的影像。 傳統(tǒng) X 射線攝影應(yīng)用廣泛，占基層醫(yī)院工作量的70%左右。但由于膠片溴化銀分子決定膠片影像的分辨率， 所以其分辨率只能達(dá) 到分子

2、顆粒級。 傳統(tǒng)攝影在觀察透視影像時需連續(xù)曝光， 增加了 受檢查的輻射量，降低了 X 射線使用效率。數(shù)字 X 射線攝影是利用計算機(jī)技術(shù)， 使作用于人體后的 X 射 線不再作用于膠片或感光屏， 而是經(jīng)過探測器將光信號轉(zhuǎn)換為數(shù) 字號，并以矩陣形式交由計算機(jī)處理重新成像。 其分辨率主要由 電子探測器決定， 可達(dá)數(shù)百微米， 高于傳統(tǒng)的增感屏膠片系統(tǒng)。 數(shù)字 X 攝攝影得到的圖像可以進(jìn)行各種后處理， 影像的顯示、 調(diào) 閱和存貯可實現(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化， 它為提高圖像質(zhì)量， 實現(xiàn)無膠片放 射科室以及使放射醫(yī)學(xué)攝像進(jìn)入 PACS（圖像存檔和通信系統(tǒng)） 提供了美好的前景。二、數(shù)字 X 射線攝影的分類1. DF數(shù)字化透視

3、和DSA數(shù)字化血管減影類。這類機(jī)器的圖像處理主要由影像增強器、 電荷耦合器 （或攝 像管）以及模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換部分來完成。影像增強器或電荷耦合器首 先將 X 射線影像信息轉(zhuǎn)換為可見光影像（視頻信號），然后再經(jīng) 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號。 這類數(shù)字化裝置具有與 X 射線透視 方式下定位點片攝影相近的操作方式及優(yōu)點，能進(jìn)行多種后處 理，空間分辨率可達(dá) 2K （2048X 2048）或4K數(shù)字圖像水平。數(shù) 字化胃腸檢查機(jī)、遙控數(shù)字化多功能機(jī)已成為這類機(jī)器的主流。DSA設(shè)備也成為基層醫(yī)院開展介入放射學(xué)的基本設(shè)備。此類設(shè)備 的優(yōu)點在于低劑量，實時性，具有較好的性能價格比。2. CR計算機(jī)X射線攝影裝置類。

4、CR是電子探測器被應(yīng)用于 X射線攝影之前的一個轉(zhuǎn)換階段。 它以IP板（成像板）截取 X射線影像信息，經(jīng)激光讀出器讀出 后，再形成數(shù)字化影像。 此類產(chǎn)品的動態(tài)特性和空間分辨率傳統(tǒng) 增感屏膠片系統(tǒng)相比有明顯提高。 在數(shù)字X射線機(jī)的市場上占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。 但其價格較貴， 而且其成像原理和過程仍為 間接數(shù)字放射攝影，所以最終將成為一種過度類型，不是數(shù)字 X 射線攝影的發(fā)展方向。3. DDR直接數(shù)字放射攝影類。此類設(shè)備以平板型探測器為 X射線影像信息的轉(zhuǎn)換載體。以 TFT薄膜晶體管陣列做探測器的平板系統(tǒng)，因方法不同又分為兩種類型：其一是由非晶硒和 TFT構(gòu)成陣列板，其二是閃爍體、非晶硅和TFT構(gòu)成陣列板

5、，兩者均可以直接讀出數(shù)字信號。DDF成像系統(tǒng)使用全固體化的 X 射線影像載體， 徹底避免了影像增強器 中固有的缺點，可與原有的 X 射線機(jī)使用，直接顯示圖像，成像 速度快，圖像的空間分辨率和密度分辨率都很高。 1996 年開始， 國外就已經(jīng)開始將此類產(chǎn)品投放市場。GE島津、西門子、DR等公司均有自己獨特的產(chǎn)品， 并在不斷的開發(fā)中， 此類產(chǎn)品是目 前 X 射線影像數(shù)字化研究發(fā)展的主要方向。三、數(shù)字 X 射線攝影成像原理及成像過程1. 間接數(shù)字影像轉(zhuǎn)換間接數(shù)字放射攝影系統(tǒng) （ID F ）的成像主要原理： 它是由 CsI 等物質(zhì)構(gòu)成X射線的轉(zhuǎn)換屏幕，或稱為閃爍體。X射線到達(dá)閃爍 體后，激發(fā)出可見光子

6、。生成的光子用一個靈敏矩陣陣列檢測， 它的每一個像素具有一個光電二極管和薄膜晶體管開關(guān)。 可見光 傳遞給下面的光電二極管， 光電二極管觸發(fā)薄膜晶體管產(chǎn)生輸出 信號。2. 直接數(shù)字影像轉(zhuǎn)換直接數(shù)字放射攝影系統(tǒng)（DDR成像主要原理：它是由非晶 硒和薄膜晶體管構(gòu)成的陣列板， 陣列板的每一個單元包含一個存 儲電容和非晶硅的場效應(yīng)晶體管。由于非晶硒是一種光電導(dǎo)材 料，照相前先給陣列板一個 15Kv的電壓，電壓加在接觸板上 使非晶硒層帶上一層電荷，接受X射線像時由于非晶硒的光電導(dǎo) 效應(yīng)導(dǎo)致電阻發(fā)生改變，使其下面的薄膜晶體管層的電容充電， 相應(yīng)產(chǎn)生電荷的變化， 從而得到圖像信號電流， 進(jìn)而形成數(shù)字化 圖像。

7、3. 直接和間接數(shù)字影像轉(zhuǎn)換方式的比較 直接數(shù)字影像轉(zhuǎn)換方式使用光導(dǎo)材料非晶硒不產(chǎn)生可見光， 只是電子的傳導(dǎo)， 可避免散射線的產(chǎn)生， 這對提高圖像清晰度是 有好處的。 它有潛力提供比基于閃爍體的間接影像轉(zhuǎn)換方式更高 分辨率的圖像， 甚至那些使用結(jié)構(gòu)化 CsI 晶體的系統(tǒng)。 間接數(shù)字 影像轉(zhuǎn)換方式在空間低頻部分有很高的量子效率DQE而在空間高頻部分的量子效率DQE卻很低。直接數(shù)字影像轉(zhuǎn)換方式和間接 數(shù)字影像轉(zhuǎn)換方式的信噪比在像素較大的情況下，因為兩者的 X 射線到電荷的轉(zhuǎn)換增益是相同（假設(shè)間接方式是Csl和a -Si ,直接方式是轉(zhuǎn)換增益為10V/卩m的a -Se），所以本質(zhì)上是相同 的。但是，

8、當(dāng)像素的尺度減小時，直接方式可以保持100%的填充因子（也即電荷的收集效率）。而在間接方式中，離散的電極 間存在間隙， 光線的吸收效率急劇下降。 這樣在與其他因素的共 同作用的情況下， 影響了間接方式的圖像質(zhì)量。 直接方式就可以 極大地減少相鄰像素之間的干擾，而且因為沒有閃爍體的緣故， 也就避免了余輝的存在。直接數(shù)字影像轉(zhuǎn)換方式比數(shù)字影像轉(zhuǎn)換方式的制造工藝更 簡單。首先直接方式只需要一層統(tǒng)一的光導(dǎo)層， 而不是結(jié)構(gòu)化的 Csl 晶體層。其次，因為 X 射線在光導(dǎo)層被直接轉(zhuǎn)換光子，每個 像素就不必像間接方式那樣要求有對應(yīng)的光電二極管， 因此靈敏 矩陣陣列就不再那么復(fù)雜了。 以上兩點保證了直接數(shù)字放射攝影 探測器的制造更經(jīng)濟(jì)。 直接數(shù)字影像轉(zhuǎn)換方式具有以下缺點， 表 現(xiàn)在被激活的a -Se層需要非常高的電壓，高壓就有可能破壞矩 陣陣列的靈敏區(qū)。 即存在安全可靠性問題。 這在光導(dǎo)器件和半導(dǎo) 體器件兩者中選擇必須要考慮的因素。四、總論醫(yī)學(xué)影像數(shù)字化及其計算機(jī)處理， 從根本上