平板DR探测器结构及其成像原理（天地智慧） - 图文.docx

平板DR探测器结构及其成像原理（天地智慧） - 图文 (天地才智医疗)平板DR探测器原理(天地才智医疗)从 11015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开展，在平板探测器的研发和生产过程中，平板探测技术可分(天地才智医疗)为干脆和间接两类 〔一〕间接能量转换(天地才智医疗)间接FPD的构造主要是由闪耀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耀体或荧光体层经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，最终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辨别率极比照度解析实力的降低换闪耀体目前主要有碘化铯(CsI，也用于影像增加器)，荧光体那么有硫氧化钆(GdSO，也用于增感屏)，采纳CsI+a-Si+TFT构造的有Trixell、瓦里安和GE公司等，而采纳GdSO+a-Si+TFT有Canon等1、碘化铯 ( CsI ) + a-Si + TFT ：当有 X 射线入射到 CsI 闪耀发光晶体层时，X 射线光子能量转化为可见光光子放射,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。

开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、等厂家运用，本钱约9.5万美金〕用的是Csl柱状晶体构造的闪耀体涂层，此种构造可以削减可见光的闪射，但由于工艺困难难以生成大面积平板，所以采纳四块小板拼接成17″×17″大块平板，拼接处图像由软件弥补 GE、佳能〔佳能、东芝、岛津运用〕的平板是运用Csl或Gd2O2S:Tb涂层，因不是柱状晶体构造，所以能量损失较Trixell 紧要天地才智医疗)2、硫氧化钆 ( Gd2O2S ) + a-Si + TFT ：利用増感屏材料硫氧化钆 ( Gd2O2S ) 来完成 X 射线光子至可见光的转换过程开展此类技术的公司有 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、本钱较低，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拟为缺乏3、碘化铯 ( CsI ) / 硫氧化钆 ( Gd2O2S ) + 透镜 / 光导纤维 + CCD / CMOS ：X射线先通过闪耀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。

开展此技术的IDC、深圳蓝韵、北京万东、深圳安健等公司深圳蓝韵的KeenRayCCD DR探测器的像素为4K×4K，16Bit图像输出，无论在图像上还是在价格上均是取代CR的最正确产品天地才智医疗)(天地才智医疗)(天地才智医疗)4、CsI ( Gd2O2S ) + CMOS ：此类技术受制于间接能量转换空间辨别率较差的缺点，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 平板优势竞争开展此类技术的公司有CaresBuilt、Tradix公司等 〔二〕干脆能量转换(天地才智医疗)干脆FPD的构造主要是由非晶硒层(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射线曝光后干脆形成电子-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幸免了间接转换方式中可见光的散射导致的图像辨别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志向方式，采纳这一技术的有岛津，AnRad，Hologic公司等。

天地才智医疗)干脆转换FPD具有理论界限值的卓越辨别率和量子探测率，不仅具备可高辨别率以清楚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干脆转换式FPD无论在低辨别率时还是在高辨别率时均具有极高的DQE值对于大物体的检出实力与间接转换型FPD大致一样，但对于微小病变，直间转换型FPD的检出实力更强〔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〕干脆转换式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展了革新性的改良，将这两种噪声限制在最低程度，使实际测量值到达与理论值根本相同的水平干脆转换式FPD对于大物体的检出实力与间接转换型大致一样，但对于微小病变，直间转换型具有更强的检出实力〔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〕(天地才智医疗) 〔三〕平板的运用与养护(天地才智医疗)此时此刻不管是非晶硒、非晶硅、CCD这些平板探测器，还是各大知名国际厂商，全部探测器保修最长只有五年此时此刻医院在购置期间只留意了牌子，什么高象素，高配置，无视了效劳和设备寿命，而最根本的满意临床运用诊断的这个根本目标没有重视。

平板探测器运用必须年限或者经过必须次数曝光，老化损坏是势必的，不行幸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，所以这是不行逆的，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刚好向厂方提出维护，一般状况下还不至于坏到那个程度遵照理论要求，平板在三到六个月之间是必需要做一次校准的，这个也是医院在购置安装的时候须要向厂方提出的一个合理要求而且此时此刻大局部DR操作里面已经开放的平板探测器的校准程序，厂方要求院方必须时间内也要对平板进展校准非晶硒怕冷,非晶硅怕潮.工作环境的保持非常重要,在运用中应尽量严格地遵照厂家的要求限制机房的环境, 必须要在机房内安装抽湿器和空调，否那么会坏的比拟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，(天地才智医疗)(天地才智医疗)就正常的剂量(500uR)而言101万次曝光后仍可保持70%的效率问题并不大但必须要留意遮光器(尤其是腰椎侧位等)的运用，否那么漏光的局部由于经常承受过量辐射那么老化会大大加快天地才智医疗)1. 非晶硒探测器构造及其成像原理：(干脆转换)干脆数字化X线成像的平板探测器，利用了非晶硒的光电导性，将X线干脆转换成电信号，形成全数字化影像。

天地才智医疗)成像原理：X线粒子射入加有高电压的非晶硒感光层，其中原本定向移动的电荷发生电导率的变更，伴随着空穴电子对分布不匀称的形成，感光层内就有了不匀称聚集的电荷通过薄膜晶体管阵列转换为可测的电信号，再进展A/D转换，成为可干脆由计算机进展处理的数字信号 (天地才智医疗)特性：⑴干脆光电转换 ⑵干脆读出 ⑶量子检测率〔DQE〕较高⑷曝光宽容度大 ⑸后处理功能强大 (天地才智医疗) FPD对环境，温度，湿度要求较高，须要较高的偏直电压，刷新速度慢，仍不能满意动态摄影所以不常用 高电压X-线 干脆成像E 硒 信号放大构件X线 存储电容 非晶硒感光层 薄膜晶体管阵列〔TFT〕 电信号影像数字信息 探测器有效探测面积：35X43cm(天地才智医疗) 采集矩阵：2560x3073(天地才智医疗) 像素大小：139×139μm(天地才智医疗)采集像素A/D转换位数：14bit(天地才智医疗) 空间辨别率：3.6lp/mm (天地才智医疗)(天地才智医疗)(天地才智医疗) 2. 非晶硅探测器构造及其成像原理:〔间接转换〕(天地才智医疗)分碘化铯〔CsI〕+非晶硅 和 硫氧化钆GOS+非晶硅(天地才智医疗)构造由碘化铯闪耀体层、非晶硅光电二极管阵列、行驱动电路以及图像信号读取电路四局部。

与非晶硒平板探测器的主要区分在于荧光材料层和探测元阵列层的不同，其信号读出、放大、A/D转换和输出等局部根本一样非晶硅平板探测器，是一种以非晶硅光电二极管阵列为核心的X线影像探测器它利用碘化铯〔CsI〕的特性， 将入射后的X线光子转换成可见光，再由具有光电二极管作用的非晶硅阵列变为电信号，通过外围电路检出及A/D变换，从而获得数字化图像由于经验了X线、可见光、电荷图像、数字图像的成像过程，通常被称作间接转换型平板探测器碘化铯 针 柱 直 径6 μm (天地才智医疗)(天地才智医疗) (天地才智医疗)(天地才智医疗) 主要非晶硅平板探测器参数说明探测器 法国Trixell 美国GE Revolution 碘化铯+非晶硅 整版 41cm×41cm 美国VARIAN PaxScan4343R DRZ Plus 碘化铯+非晶硅 整版 43cm×43cm 日本佳能 CXDI-40G 硫氧化钆+非晶硅 整版 43cm×43cm 韩国三星 Pixium 4600 探测器类型 影像区面积 针状碘化铯+非晶硅 4块拼接 43cm×43cm 碘化铯+非晶硅 整版 43cm×43cm 像素矩阵 像素大小 极限空间辨别率 DQE 时〕 A/D 转换 灰阶度 图像预览时间 图像处理时间 工作环境要求 3K×3K 143um 3.5LP/mm 2K×2K 200um 2.5LP/mm 74% 14bit 14bit ＜5s ＜8s 温度10-40℃ 须要 3K×3K 139um 3.6LP/mm 70% 14bit 14bit ＜3s ＜5s 温度10-40℃ 不须要 2688×2688 160um 3.0LP/mm 33% 14bit 12bit ＜3s ＜20s 温度10-40℃ 不须要 3K×3K 143um 3.5LP/mm 65% 14bit 14bit ＜5s ＜15s 温度10-40℃ 不须要 (101%MTF65% 14bit 14bit ＜5s ＜8s 温度18-30℃ 是否须要特别协助不须要 装置 〔如水冷设备〕 探测器校正周期 3-6个月 用户自定义校正周期〔建议每一年校正一次〕 用户自定义校正周期〔建议每一年校正一次〕 用户自定义校正周期〔建议每一年校正一次〕 用户自定义校正周期〔建议每一年校正一次〕(天地才智医疗)(天地才智医疗) 3．CCD探测器构造及其成像原理：〔间接转换〕CCD〔Charge Coupled Device〕电荷耦合器是一种将光能转换为电能的元件，随着微电子技术的开展，CCD已是一项成熟的技术，它是由数量众多的光敏单元排列组成面阵，光敏单元可小至50μm2以下，空间辨别率很高，几何失真小，匀称性和相同性好。

但CCD对X射线不敏感，所以须要先将X射线激发荧光屏产生荧光，经增加后成为Video信息，经反光镜反射到CCD镜头，被采集并转换为电信息，再转换为数字信息获得数字影像(天地才智医疗)成像主要原理：是X线在荧光屏上产生的光信号由由光学传导至CCD探测器接收，随之将光信号转换成电荷并形成数字X线图像天地才智医疗)CCD的特性：⑴光电灵敏度高⑵动态范围大⑶空间辨别率高(天地才智医疗)⑷较小的失真⑸惰性微小⑹高性能，长寿命(天地才智医疗)CCD是半导体器件，理论上具有无限运用寿命在实际应用中，我国规定CCD运用寿命为真空管摄像机的3~5倍它的体积小，重量轻，功率小所以，现今医疗领域，大多商家。