DR平板探测器技术

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。

多功能医用数字X射线摄影系统(DR)技术参数1平板探测器*1.1材料：非晶硅&碘化钝整版结构，直接生长TFT；12成像面积:433mm×355mm；13图像像素:2816X2304；14空间分辨率：⅛3.11p/mm；1.15灰阶:Λ∕D16bit;1.6冷却方式：自然冷却；1.7可单板插拔，一板多用。

2高压发生器2.1额定电压：380/400VAC；2.2摄影电压：40〜150kV,1kVstep；2.3曝光时间范围：ImS〜6300ms；2.4曝光管电流范围：IomA〜630mA；2.5mAs范围：0.5mAs〜630mAs;2.6工作频率：25kHz；2.7功率:50kW；*2.8须提供高压发生器Ro1IS认证证明文件复印件加盖公章。

3滤线栅3.1尺寸：18”*18"；3.2线对:2151∕inch;3.4物距：180cm o4曝光控制*4.IAEC自动曝光控制5束光器5.1固有滤过:1OmmA1o6摄片架5.1纵向行程：O〜1200mm；6.2开启式面板，方便探测器取放；7.3可旋转Bucky o7C型床7.1焦点到影像接受面的距离：1O〜12m；7.2床高：630÷5mm；7.3床面尺寸：2095mm×820mm,偏差±5%；7.4床面移动：纵向范围O〜840mm；7.5横向移动：O〜240mm；7.6片盒移动：纵向行程。

〜380mm；8.7球管立柱移动：纵向范围O〜1500mm；*7.8球管立柱自身回转角度：自转为+180°〜-180°且相隔90°处均能定位;床柱一体结构，最低安装环境要求，可旋转Bucky床面限位开关，防止床面倾斜;7.9加长的C形床轨道，便于特殊角度投照。

8图像采集工作站8.2保证能与现有HIS、R1S和PACS系统完全联接，正常使用；满足中文字节输入，具备DICoMWORK11ST,可自动/手动输入病人资料，已手动输入的病人资料可在WORK11ST列表中配对确认；8.3采用鼠标操作系统功能；8.4图像标记功能：注解、测量、技师编号、及检查时间标注等；8.5图像处理具有自动/半自动/手动三种方式，具有调节亮度、对比度调整、窗宽窗位调整、边缘增强等功能；8.6标准配置具有图像多频段后处理技术，可以根据各项器官部位自动后处理；8.7图像镜像、旋转功能：能提供水平和垂直图像镜像，逆时针90°/顺时针90旋转功能；8.8打印功能：标准D1COM打印通讯，可直接打印、协议打印；8.9软件支持单双板探测器控制模式；8.10软件支持DIC0M3.0MPPS功能；9.11软件支持工作清单档案汇入（EXCE1表格）；8.12软件支持影像保留不传送功能；*8.13软件支持直接进入紧急检查模式，方便急诊病人；8.14软件支持光盘刻录功能；8.15软件支持标准DICOM格式图像导入、导出功能；8.16传送后影像信息的修改、删除功能；8.17本机端影像的裁剪、遮挡功能；8.18软件支持双屏显示功能；8.19支持自动磁盘清理功能；8.21影像自动裁剪功能；8.22影像区域统计功能（计算选择区域内平均值与标准偏差值）；8.23影像区域强化对比功能（强化选择区域内的影像的对比度）；8.24标准程序化部位管理；8.25最优化快速影像预览功能（提升预览影像的速度）；9.26多账号登陆（有效管理用户的使用记录）；10.27分级授权登陆。

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。

DR平板探测器参数解释1、调制传递函数(MTF)MTF的涵义:就就是描述系统再现成像物体空间频率范围的能力,理想的成像系统要求100%再现成像物体细节,但现实中肯定存在不同程度的衰减,所以MTF 始终<1,它说明成像系统不能把输入的影像全部再现出来,换句话说,凡就是经过成像系统所获得的图像都不同程度损失了影像的对比度。

MTF值越大,成像系统再现成像物体细节能力越强。

系统的MTF就是必须要测定的。

要评价数字X线摄影系统的固有成像质量,必须计算出不受主观影响的、系统所固有的预采样MTF2、空间分辨率DR的空间分辨率指图像空间范围内的解像力或解像度,以能够分辨清楚图像中黑白相间线条的能力来表示。

黑白相间的线条简称线对一对黑白相间的线条称之为一个线对,分辨率的线性表达单位就是线对l毫米(LPlmm)。

在单位宽度范围内能够分辨清楚线对数越多,表示图像空间分辨率越高。

图像分辨率可用分辨率测试卡直接测出。

但空间分辨率的提高不就是无限的,其与探测器对X线光子的检测灵敏度、动态范围信噪比等有密切关系。

厂商在DR宣传材料中标注的分辨率很多都就是根据像素大小计算出来的而不就是临床上真正关心的系统分辨率。

但在实际临床X线成像过程中影响分辨率的因素有很多;例如X线焦点、SID(胶片距)、患者运动、曝光时间、探测器感光灵敏度、像素大小、计算机图像处理、显示器性能等。

系统中的每一个子系统发生变化都会影响整个系统的分辨率(所谓”木桶效应“)。

尤其要注意的就是监视器分辨率,DR系统探测器本身的分辨率一般高于系统所配监视器的分辨率。

目前临床所用最高档CRT型与LCD型显示器显示像素为2K×2、5K。

这些监视器都就是当作选件卖的,而DR系统本身所带监视器都为128O×1O24或1600×1200的普通计算机用监视器。

从提高工作效率讲,屏读电子闯片就是发展方向。

所以在追求高分辨率的时候不要忘记监视器这一环。

DR技术参数及要求一、设备名称：数字化X线平板摄影系统。

二、数量：一台。

三、设备要求及用途：进口品牌，适用于临床数字化摄影，能够满足胸部、四肢、头颅、腹部及等部位进行立位、卧位、侧卧位以及特殊体位的X线检查。

四、主要技术参数及要求：1、平板探测器1.1探测器类型：非晶硅整板探测器，非拼接结构。

1.2探测器成像面积：≥41×41cm。

1.3采集像素矩阵：≥3072×3072，有效采集像素≥850万。

1.4极限空间分辨率：≥3.5LP/mm。

1.5图像输出灰阶：≥14bits。

1.6 X射线量子探测效率（DQE）≥60% （RQA5 ,1uGy）。

1.7冷却方式：半导体冷却、自然风冷却或风冷。

2、主机原厂生产高频高压发生器2.1最大输出功率：≥50KW。

2.2最大输出电压：150KV。

2.3逆变频率：≥50kHz。

2.4最大毫安量：≥750mA。

2.5最短曝光容积率：≤1.0mAs。

3、落地式电动多功能机架3.1满足立位胸片、俯卧位、腰椎正侧位以及其他复杂体位的拍片需要。

3.2平衡臂垂直电动升降范围：≥125cm。

3.3 SID电动控制，SID范围：1000—1800mm。

3.4臂旋转范围：-30°— +120°。

3.5探测器电动旋转范围：-30°— +30°。

3.6具备一键定位功能。

3.7 X线球管和探测器可以旋转以满足特殊角度摄影的需要。

3.8具备彩色显示触摸操作中文界面，具有显示、调整X射线摄影条件；焦点选择；机架位置状态显示；控制机架运动等功能。

3.9 具备机架非接触式（如红外线）自动防碰撞系统。

4、X线球管4.1双焦点：焦点规格≤0.6mm/1.2mm。

4.2焦点最大功率：≥20/60KW。

4.3阳极热容量：≥300kHU。

4.4阳极转速：≥7000转/min。

4.5球管最高管电压：150KV。

4.6最大管电流：≥630mA。

5、滤线栅及限束器5.1具备可更换滤线栅装置，用户可根据需求快速更换滤线栅。

一、平板DR20世纪90年代后期薄膜晶体管(TFT)技术的出现，很快被应用于DR平板探测器的研制上，并取得突破性进展，随后相继出现了多种类型的平板X射线摄影探测器(FPD)。

平板探测器技术的出现时医学X射线摄影技术的又一次革命。

它的高对比度分辨率、高动态范围、丰富的图像处理功能将X射线的数字时代带入了一个新的高度。

目前主流的平板DR按其探测材料分为三大类，非晶硅、非晶硒和CMOS。

1、非晶硅平板探测器主要由闪烁体、以非晶硅为材料的光电二极管电路和底层T FT电荷信号读出电路组成。

工作时X射线光子激发闪烁体曾产生荧光，荧光的光谱波段在550nm左右，这正是非晶硅的灵敏度峰值。

荧光通过针状晶体传输至非晶硅二极管阵列，后者接受荧光信号并将其转换为电信号，信号送到对应的非晶硅薄膜晶体管并在其电容上形成存储电荷，由信号读出电路并送计算机重建图像。

2、非晶硒平板探测器非晶硒和非晶硅的主要区别在于没有使用闪烁体，而是通过非晶硒材料直接将X射线转变为电信号，减少了中间环节，因此图像没有几何失真，大大提高了图像质量。

但其也有些缺憾，如对环境要求高（温度范围小，容易造成不可逆的损坏），存在疵点（区域）等，另外由于探测器暴露在X射线下，其抗射线损坏的能力相对较差。

此外，在提高DDR的响应时间时需要克服一定的技术障碍，而且成本较高。

3、 CMOS平板探测器和上面的非晶硅比较，CMOS平板探测器的探测材料为CMOS，由于目前CMOS的像素尺寸可以做到96um或48um，因此相对于上面两种，其分辨率要好很多，可以达到10lp/mm，如美国Ra d-Icon公司产品。

可广泛应用于对分辨率要求较高的工业无损检测、医学影像及小动物CT等领域二、 CCD DRCCD平面传感器成像方式是先把入射X射线经闪烁体转换为可见光，然后通过镜头或光纤锥直接耦合到CCD芯片上，由CC D芯片将可见光转换为电信号，并得到图像。

CCD平面数字成像技术在20世纪90年代中期就推入了市场，最近几年有了如下几个方面的改进和提高，将更有利于其的发展。