DR技术比较及平板探测器知识

DR平板探测器分类介绍从1995年RSNA上推出第一台平板探测器（FlatPanelDetector）设备以来，随着近年平板探测技术取得飞跃性的发展，在平板探测器的研发和生产过程中，平板探测技术可分为直接和间接两类。

（一）间接能量转换间接FPD的结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非晶硅层(amorphousSilicon，a-Si)再加TFT阵列构成。

其原理为闪烁体或荧光体层经X射线曝光后，将X射线光子转换为可见光，而后由具有光电二极管作用的非晶硅层变为图像电信号，最后获得数字图像。

在间接FPD的图像采集中，由于有转换为可见光的过程，因此会有光的散射问题，从而导致图像的空间分辨率极对比度解析能力的降低。

换闪烁体目前主要有碘化铯(CsI，也用于影像增强器)，荧光体则有硫氧化钆(GdSO，也用于增感屏)，采用CsI+a-Si+TFT 结构的有Trixell和GE公司等，而采用GdSO+a-Si+TFT有Canon和瓦里安公司等。

1、碘化铯(CsI)+a-Si+TFT：当有X射线入射到CsI闪烁发光晶体层时，X射线光子能量转化为可见光光子发射,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。

发展此类技术的有法国Trixell公司解像度143um2探测器(SIEMENS、Philips、汤姆逊合资)、美国GE解像度200um2探测器(收购的EG&G公司)等。

其原理见右图。

Trixell 公司（目前有西门子、飞利浦、万东、上医厂、长青、泛太平洋等厂家使用，成本约9.5万美金）用的是Csl柱状晶体结构的闪烁体涂层，此种结构可以减少可见光的闪射，但由于工艺复杂难以生成大面积平板，所以采用四块小板拼接成17″×17″大块平板，拼接处图像由软件弥补。

GE、佳能（佳能、东芝、岛津使用）的平板是使用Csl或Gd2O2S:Tb涂层，因不是柱状晶体结构，所以能量损失较Trixell严重。

DR与CR的比较一、成像原理· DR 是一种 X 线直接转换技术，它使用平板探测器接收 X 光，平板探测器有 CCD ，非晶硅，非晶硒等种类，有探测器上覆盖的晶体电路把X 线光子直接转换成数字化电流。

· CR 是一种 X 线的间接转换技术，它利用图像板作为 X 光检测器，图像板受到 X 线照射后立即发出荧光，在这个过程中 X 线的能量损失近一半，并以潜像的形式储存空间图像中残留的 X 线强度变化。

潜像信号随着时间衰减。

扫描仪扫描图像扳时，潜像信号经激光转化为可见光，通过光电系统送到计算机成像。

二、图像质量1 ．图像分辨率· CR 系统由于自身的结构，在受到 X 线照射时，图像扳中的磷粒子使 X 线存在着散射，引起潜像模糊，更严重的是在读出影像的过程中，扫描仪的激发光，在穿透图像扳的深部时产生散射，沿着路径形成受激荧光，使图像模糊，降低了图像的分辨率。

· DR 系统不存在光学模糊，其清晰度主要由像素尺寸决定。

空间分辨率高，动态可调范围宽，有丰富的图像后处理功能，从而可以获得满意的诊断效果。

2 ．曝光宽容度相对于普通的屏胶系统， CR 和 DR 由于采用了数字技术，动态范围广，都有很宽的宽容度，但 DR 系统允许照相中的技术误差，即使在一些条件难以掌握的场合也能获得很好的图像。

3 ．噪声· 在 CR 系统中存在许多噪声源，包括图像扳的结构噪声，在转换和检测 X 线光子中引入的波动，激光功率漂移，激光束位置的漂移，激光束激光图像扳发出的几率波动以及电子链中的噪声等。

· DR 系统中的噪声主要是结构噪声，但由于 DR 在直接接获图像前，能自动对探测器阵列进行恢复，因此，大大的减低了结构噪声，相比之下， DR 的信噪比比 CR 高得多。

三、曝光剂量DR 系统能直接获取数字图像数据，而 CR 系统是利用残留的潜像来生成图像，并且随着时间的推移，信号存在衰减，因此，相对于 DR 和屏胶系统， CR 的 X 线量子转换率（ DQE ）比较低，曝光剂量要求高。

简述dr成像原理DR成像原理数字化射线成像技术（Digital Radiography，DR）是一种利用数字化技术对X射线进行成像的方法。

它与传统的胶片成像相比，具有更高的分辨率、更快的成像速度和更广泛的应用范围。

本文将详细介绍DR成像原理。

一、DR成像系统组成DR系统由以下几部分组成：1. X射线发生器：产生X射线束。

2. 平板探测器：接收X射线束并将其转换为电信号。

3. 数字化处理系统：将电信号转换为数字信号，并进行图像处理和存储。

二、平板探测器原理平板探测器是DR系统中最重要的组件之一，它负责接收X射线束并将其转换为电信号。

平板探测器主要由两部分组成：闪烁层和光电转换器。

1. 闪烁层闪烁层是平板探测器中最外层的一层，它通常由碘化铯（CsI）或碘化锶（SrI2）等物质制成。

当X射线束穿过闪烁层时，会激发其中的荧光材料发出光子。

2. 光电转换器光电转换器是平板探测器中的核心部件，它负责将闪烁层中发出的光子转换为电信号。

光电转换器通常由硅或氨化硅等半导体材料制成。

三、数字化处理系统原理数字化处理系统是DR系统中最复杂的部分之一，它主要负责将平板探测器接收到的电信号转换为数字信号，并进行图像处理和存储。

1. 信号转换当平板探测器接收到X射线束时，闪烁层会发出光子，光子经过光电转换器后被转换为电信号。

这些电信号被放大、滤波和模数转换后，被送入数字化处理系统进行进一步处理。

2. 图像处理数字化处理系统可以对图像进行多种处理，包括增强对比度、降噪和增加锐度等。

这些操作可以使图像更加清晰和易于识别。

3. 存储DR系统可以将成像结果存储在计算机或其他存储设备中。

这些数据可以随时检索和查看，并且可以与其他医学影像数据进行比较和分析。

四、DR成像优势相对于传统的胶片成像技术，DR具有以下优势：1. 更高的分辨率：DR系统可以提供更高的空间分辨率和对比度分辨率，从而使医生能够更准确地诊断疾病。

2. 更快的成像速度：DR系统可以在几秒钟内完成一次成像，从而缩短了患者等待时间，并提高了医院的工作效率。

宠物DR的核心部件？浅谈平板探测器和武汉佳影全新CCD探测器的过去与将来｜影像前线宠物DR，全称为宠物用数字化X射线摄影设备。

如今，这一设备几乎成为一家新宠物医院的标配设备。

DR设备主要用于给宠物做X光检查，在宠物不会说话和不用做手术的情况下，检查宠物身体内是否有异物、骨折、炎症和肿瘤等常见疾病。

作为宠物DR的最核心部件，X光平板探测器——是把X光转换成数字信号的核心部件。

该核心部件的发展和特点直接决定了宠物DR拍摄效果以及可以达到的高度。

目前市场上主要应用非晶硅TFT静态平板探测器技术，在X射线摄影中，按照是否无线传输数字图像分为有线和无线两个版本。

在宠物DR整机中主要应用有线版本，数据传输快和没有干扰，同时在平板供电上，不依赖于电池，直接插电供电，无须电池插拔和更换烦恼。

除了外在有线或无线区分，内部构造和设计，及工作模式也相当重要。

从构造上看，在表层碳纤维外壳下第一层为闪烁体层，是一种晶体，作用是把X 光这种不可见光转换成可见光，转换效率直接决定了图像效果。

该层的晶体主要为GOS硫氧化钆和CSI碘化铯。

GOS硫氧化钆为圆粒体结构，即使是GOS也分高中低三个档次，每个档次的GOS的转换效率都不一样具体可以通过DQE来表示，价格也按照GOS的档次进行分类。

另外一种为CSI，呈现出针柱状体，该形态的结构将不可见的X光转换成可见光的效率要明显高于GOS圆粒体结构。

所以CSI碘化铯平板效果要好于GOS硫氧化钆平板。

工艺：直接生长型和贴膜型除了在闪烁体这层的材料区别，工艺上也有区分，主要分为直接生长型和贴膜型。

直接生长型主要为闪烁体晶体通过专业设备蒸镀在非晶硅TFT上，大致形式为将非晶硅TFT倒置在专业蒸镀设备上，这类型机器每台约为1000万人民币，可以精确到微米级的晶体生长。

约10小时后，晶体直接生长在TFT上，再通过惰性化学物质将晶体长期封装在TFT上。

该工艺十分复杂，设备高昂，但直接生长的碘化铯工艺和材料可以确保在低剂量下图像效果为最佳效果。

CCD探测器和平板DR系统的比较探测器系统分类：测器系统原理：非晶硅平板探测器是将闪烁体和感光体集成在一起，闪烁体将X 射线转化为可见光，感光体再将可见光转化为电信号然后采样；非晶硒平板探测器是直接将X射线转化为电信号然后采样。

这两种平板探测器的尺寸都是17英寸x17英寸的。

CCD DR的探测器系统实际上就是一个高分辨率数码相机，内部结构有一个超大的光学镜头和CCD相机。

由17英寸x17英寸的闪烁屏，反射镜面，镜头和CCD感光芯片构成。

闪烁屏将X射线转化为可见光，可见光被镜面反射，然后通过镜头聚焦投射到CCD芯片上。

CCD探测系统可以理解为一个闪烁体和感光体分离，然后通过光学通路连接起来的非晶硅平板。

CCD芯片尺寸相对于平板很小，即使1600万像素的CCD芯片光学尺寸也可以只有2英寸。

感测质量和开发成本：和平板探测不同，CCD探测系统中有光学通路，吸收和反射会损失相当多的光学信息。

早期的CCD芯片技术感光灵敏度不够高，光电转换效率DQE往往低于30%，当曝光时间不足(受辐射量限制)时，信噪比低，图像质量不佳。

而平板探测器没有光学衰减，即使只有30%DQE，也会优于CCD的30%。

不过目前CCD芯片的QE已经可以超过60%，甚至达到80%也有。

一般来讲，平板DR的图像质量优于CCD DR。

从平板探测器和CCD芯片的成本来说，CCD尺寸小，价格比平板要便宜。

平板探测器的材料成本实际上并不高，由于非晶硅光电管阵列和碘化铯都是可以生产，因此实际上最关键的原因在于技术研发成本。

图像的真实性图像的真实性主要来自于信息还原程度，事实上CCDDR面世，在图像真实性存在问题，任何透镜偏转, 都存在像差, 存在中心边缘不一致, 存在色散, 这是光学结构所决定的, 是CCD的先天不足.。

同时成像剂量相比较大，拍摄腰椎侧位常规剂量难以满足临床的需要。

随着平板DR材料成本降低，而且基本实现五年以上的无故障使用寿命，未来市场CCD DR将和CRT医用显示器一样被赶出市场。

浅谈数字化X线影像特点及平板探测器00一、数字化X线影像(DR)的特点及优点1、数字影像(DR)具有图像清晰细腻、高分辨率、广灰阶度、信息量大、动态范围大。

2、密度分辨率高、获取更多影像细节是数字化X线影像(DR)优于普通放射影像最重要的特点。

3、DR投照速度快，运动伪影的影响很小。

尤其对于哭闹易动的儿童和不耐屏气的老年患者。

4、DR成像具有辐射小。

由于数字化X线影像(DR)的平板探测器的灵敏度远高于普通X线片，所以它只需要比较小的能量就可获得满意的图像。

拍摄数字化X线影像(DR)要比普通影像辐射量减少30%-70%。

5、数字化影像对骨结构、关节软骨及软组织的显示优于传统的X线影像，数字化影像易于显示纵膈结构如血管和气管，对结节性病变的检出率高于传统的X线影像。

二、平板探测器的原理及性能分析平板探测器是DR的核心部件，平板探测器从能量转换方式可以分为两种:间接转换平板探测器(indirectFPD)和直接转换平板探测器(directFPD)。

1、间接转换平板探测器间接FPD的结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非晶硅层(amorphousSilicon，a-Si)再加TFT阵列构成。

其原理为闪烁体或荧光体层经X射线曝光后，将X射线光子转换为可见光，而后由具有光电二极管作用的非晶硅层变为图像电信号，最后获得数字图像。

在间接FPD的图像采集中，由于有转换为可见光的过程，因此会有光的散射问题，从而导致图像的空间分辨率及对比度解析能力的降低。

闪烁体目前主要有碘化铯(CsI，也用于影像增强器)，荧光体则有硫氧化钆(GdSO，也用于增感屏)。

间接转换平板探测器通常有以下几种结构:①碘化铯(CsI)+a-Si(非晶硅)+TFT:当有X射线入射到CsI闪烁发光晶体层时，X射线光子能量转化为可见光光子发射,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。

敬致：查院长飞利浦原装进口DR推荐书二Ｏ一Ｏ年十二月三日飞利浦DR-VR（单板悬吊）的主要优点一、整机原厂原装进口飞利浦全系DR球管、平板、影像处理系统均来自飞利浦（德国汉堡），飞利浦95年即推出全球第一台DR。

一直处于数字化成像研究革新领先地位。

完善、匹配的设计理念成就完美经典享誉全球的飞利浦DR。

整机原装原厂生产代表了设备的匹配性和良好的兼容性，是有机的整体。

二、平板探测器探测器：43 43厘米。

更有利于高大、肥胖病人或大部位的组织检查。

像素尺寸：900万像素、143微米，相当于35Lp/cm的分辨率。

更清晰显示骨胳和细小组织结构。

飞利浦性能优异、功耗低的集成电路芯片。

使平板探测器能自然冷却无需采用水冷降温，而有些探测器由于电路功耗高，产热大，引起温度升高，影响感光原件的性能，必须采用水冷或液氮降温才能维持工作。

飞利浦DR采用的探测器具有ISO800的感光灵敏度，可以较低的剂量获得高质量的图像，既减少了X线对操作人员和患者的损害，又延长球管使用寿命。

三、享誉全球的球管采用飞利浦33100球管，标配65KW，动态双焦点、转速≥9000N/min，性能优异，成像质量高，寿命长，有口皆碑。

X光机工艺精湛，操作灵便，长期使用，亦能保持良好的性能。

用户可以选用高毫安，短时间进行摄片，减少器官移动造成的图像模糊。

这一点对胸片检查特别有利四、灵活便捷的操控活动滤线栅：飞利浦原厂生产，以她的优良品质和极佳的操作性获得了所有用户的欢迎。

许多厂家为了降低成本，以固定滤线器取代活动滤线器。

质量良好的固定滤线器能够满足普通胶片的摄片需要，但是用于数字化拍片则会产生莫利斯网状伪影，影响图像质量。

震动式活动滤线栅的造价更高，滤线能力更好。

由于DR大多用于拍片量大的场合，飞利浦的DR特地配置了遥控器，。

球管、平板自动跟踪对中，一键操作、电动/手动双模式。

操作人员可以用她轻松地调整探测器的位置及微调缩光器的大小，非常方便。

西门子、GE、飞利浦、柯达、岛津、日立DR综合性能以及各个DR部件的比较西门子、GE、飞利浦、柯达、岛津、日立DR综合性能比较1、品牌与零部件来源：整机性能稳定性如何取决于品牌和整机零部件来源的一致性。

品牌价值是产品质量最简约的保证，品牌知名度和美誉度越高，品牌价值越高。

而零部件来源的一致性和品牌的同一性，决定了影像链性能的稳定性和零部件间的相互适配性高低。

2、品牌：在DR领域，目前主流品牌依然是西门子、飞利浦、GE，其余均为二类品牌。

3、零部件来源：西门子、飞利浦的DR零部件基本来源与自己的工厂设计制造，零部件相互适配性较高，故障率较低，但价格相对较高。

GE和柯达DR零部件来自全球采购，GE和柯达仅仅是品牌拥有者，尤其是柯达，实际只能生产胶片和相机，从来就不是X线影像产品制造者，所以零部件相互适配性较差，故障率较高，但价格相对低廉。

岛津、日立的DR平板探测器来自佳能，X线系统基本由自己制造。

4、设计制造方式：由于各企业经营理念的差异，目前主要有三种生产方式，一种是从DR的设计到生产走的是一条系统整体设计的一体化道路，这种模式是：为获取优质图像，X线球管、X线高压发生器、滤线器、平板探测器等各零部件之间是预先经过统一规划和设计考虑的，对DR图像信号获取的整个成像链各环节都有质量要求，对摄影系列图像的获取有时间轴上的X线稳定性要求，对数字图像处理系统有快速、实时、高分辨率、图像灰阶多的要求，从X线机到X线平板探测器系统到数字图像系统都由同一品牌公司提供，且所有这些决定了数字化X线摄影系统的性能先进性和系统稳定性，并进而影响图像质量。

另一种生产方式是采用零部件全球采购模式生产，即X线球管、X线高压发生器、滤线器、平板探测器等基本来自外购，从X线机到X线平板探测器系统到数字图像系统由多家不同的公司提供，设备供应商仅仅是品牌拥有者或影像链中某个零部件的生产商，其整机生产过程实质上就是组装集成过程，类似于在电脑市场采购零部件组装电脑，故业内常将此类设备戏称为“兼容机”，还一种为贴牌模式生产，即由某个生产商将自己的产品贴上其他品牌拥有者的品牌标识，由该品牌拥有者负责市场营销。

（一）在数字化摄片中，X线能量转换成电信号是通过平板探测器来实现的，所以平板探测器的特性会对DR图像质量产生比较大的影响。

选择DR必然要考虑到平板探测器的选择。

平板探测器的性能指标会对图像产生很大的影响，医院也应当根据实际需要选择适合自己的平板探测器。

DR平板探测器可以分为两种：非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测器，从能量转换的方式来看，前者属于直接转换平板探测器，后者属于间接转换平板探测器。

非晶硒平板探测器主要由非晶硒层TFT构成。

入射的X射线使硒层产生电子空穴对，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形成储存电荷。

每一个晶体管的储存电荷量对应于入射X射线的剂量，通过读出电路可以知道每一点的电荷量，进而知道每点的X线剂量。

由于非晶硒不产生可见光，没有散射线的影响，因此可以获得比较高的空间分辨率。

非晶硅平板探测器由碘化铯等闪烁晶体涂层与薄膜晶体管或电荷耦合器件或互补型金属氧化物半导体构成它的工作过程一般分为两步，首先闪烁晶体涂层将X线的能量转换成可见光；其次TFT或者1CCD，或CMOS将可见光转换成电信号。

由于在这过程中可见光会发生散射，对空间分辨率产生一定的影响。

虽然新工艺中将闪烁体加工成柱状以提高对X线的利用及降低散射，但散射光对空间分辨率的影响不能完全消除。

Ø 不同平板探测器的比较评价平板探测器成像质量的性能指标主要有两个：量子探测效率和空间分辨率。

DQE决定了平板探测器对不同组织密度差异的分辨能力；而空间分辨率决定了对组织细微结构的分辨能力。

考察DQE 和空间分辨率可以评估平板探测器的成像能力。

（1）影响平板探测器DQE的因素在非晶硅平板探测器中，影响DQE的因素主要有两个方面：闪烁体的涂层和将可见光转换成电信号的晶体管。

首先闪烁体涂层的材料和工艺影响了X线转换成可见光的能力，因此对DQE会产生影响。

目前常见的闪烁体涂层材料有两种：碘化铯和硫氧化钆。