平板探测器原理.docx

平板探测器原理从1995年RSNA上推出第一台平板探测器（Flat Panel Detector ）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（amorphous Silicon，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2、 硫氧化钆(Gd2O2S ) + a-Si + TFT :利用增感屏材料硫氧化钆(Gd2O2S )来完成X射线 光子至可见光的转换过程发展此类技术的公司有美国瓦里安公司、*** Canon公司解像度 160um2探测器等此类材料制造的TFT平板探测器成像快速、成本较低，但一般灰阶动态范围 较低(12 bit以下)，与其它高阶14 bit产品图像诊断质量相比较为不足3、 碘化铯(CsI ) /硫氧化钆(Gd2O2S ) +透镜/光导纤维+ CCD / CMOS : X射线先通过闪 烁体或荧光体构成的可见光转换屏，将X射线光子变为可见光图像，而后通过透镜或光导纤维将可 见光图像送至光学系统，由CCD采集转换为图像电信号。

发展此技术的ssRay、Wuestec、安健 科技等公司其原理可见右图安健科技的CCD DR为3Kx3K , 4Kx4K ,14Bit图像输出，无论在 图像上还是在价格上均是取代CR的最佳产品4、 CsI ( Gd2O2S ) + CMOS :此类技术受制于间接能量转换空间分辨率较差的缺点，虽利用大量 低解像度CMOS探头组成大面积矩阵，尚无法有效与TFT平板优势竞争发展此类技术的公司 有 CaresBuilt、Tradix 公司等二) 直接能量转换直接FPD的结构主要是由非晶硒层(amorphous Selemium , a-Se)加薄膜半导体阵列(Thin Film Transistor array , TFT)构成的平板检测器由于非晶硒是一种光电导材料，因此经X射线曝光后 直接形成电子-空穴对，产生电信号，通过TFT检测阵列，再经A/D转换获得数字化图像从根本 上避免了间接转换方式中可见光的散射导致的图像分辨率下降的问题虽然在技术上和生产工艺上 要求很高，但却是获得高图像质量的理想方式，业内普遍认为直接转换方式是FPD的最终发展方向采用这一技术的有岛津，AnRad , Hologic公司等。

直接转换FPD具有理论界限值的卓越分辨率和量子探测率，不仅具备可高分辨率以清晰显示微小 血管及病灶，而且具有高灵敏度可大幅降低曝光射线量直接转换式FPD无论在低分辨率时还是 在高分辨率时均具有极高的DQE值对于大物体的检出能力与间接转换型FPD大致相同，但对于 微小病变，直间转换型FPD的检出能力更强间接转换型的DQE低频时虽然显示高值，但在 2lp/mm以上时，其值急剧减小直接转换式FPD研发厂家为了得到更高DQE值，获得良好的 S/N特性，在降低噪音成分方面做出了更多的努力，尤其是在对图像质量影响最大的配线阻抗噪声 和读取放大器的热噪声方面需进行了革新性的改良，将这两种噪声控制在最低程度，使实际测量值 达到与理论值基本一致的水平直接转换式FPD对于大物体的检出能力与间接转换型大致相同， 但对于微小病变，直间转换型具有更强的检出能力间接转换型的DQE低频时虽然显示高值， 但在2lp/mm以上时，其值急剧减小三）平板的使用与养护现在不管是非晶硒、非晶硅、CCD这些平板探测器，还是各大知名国际厂商，所有探测器保修最 长只有五年现在医院在购买期间只注意了牌子，什么高象素，高配置，忽视了服务和设备寿命， 而最基本的满足临床使用诊断的这个根本目标没有重视。

平板探测器使用一定年限或者经过一定次数曝光，老化损坏是必然的，不可避免的一般在五个以 内的坏的可以用软件补，但十个以上就是一片白点，所以这是不可逆的，而且随着曝光次数增加， 坏点会成坏道在坏点刚刚出现的时候就及时向厂方提出维护，一般情况下还不至于坏到那个程度 按照理论要求，平板在三到六个月之间是必须要做一次校准的，这个也是医院在购买安装的时候需 要向厂方提出的一个合理要求而且现在大部分DR操作里面已经开放的平板探测器的校准程序，厂方要求院方一定时间内也要对平板进行校准非晶硒怕冷，非晶硅怕潮.工作环境的保持十分重要，在使用中应尽量严格地按照厂家的要求控制机 房的环境，一定要在机房内安装抽湿器和空调，否则会坏的比较快另外射线也会造成损伤使转换 层老化，效率降低，这与累积剂量有关，就正常的剂量(500uR)而言100万次曝光后仍可保持70% 的效率问题并不大但一定要注意遮光器(尤其是腰椎侧位等)的使用，否则漏光的部分由于经常接 受过量辐射则老化会大大加快。