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直接数字化放射摄影系统

2023-10-10 来源:星星旅游
直接数字化放射摄影系统(DR)的发展及技术

依据探测器的构成材料和工作原理,DR主要分为三大技术:CCD、一线扫描、非晶体平板 (非晶硒、非晶硅+碘化铯/非晶硅+氧化钆)。 一、CCD:由于物理局限性,专家们普遍认为大面积平板采像 CCD 技术不胜任,而且CCD设备在图像质量上较非晶硅/硒平板设备有一定差距,但是相对有价格优势;世界上还有几个厂家用此技术如 Swissray。

二、一线扫描:也称一维线扫描技术,由俄罗斯科学院核物理研究所发明,也就是国内中兴航天在生产的DR;有受照剂量低、设备造价相对平板技术更低廉的优点,但也存在成像时间长(数秒)、空间分辨率低(刚推出时是1mm/lp)以及X线使用效率低的致命缺陷;成像质量较差而且病人会接受大量不必要的辐射。

三、非晶平板:非晶硒/非晶硅;主要由非晶硒层(a-Se)/非晶硅层(a-Si)加薄膜半导体阵列 (TFT)构成。

1.a-Si (非晶硅平板探测器) -- 两步数字转换技术,X-光子(X光机维修)先变成可见光然后用光电管探测而转化为数字信号。主流厂商包括飞利浦、西门子、 GE等。因为涂层技术不同又分为非晶硅+碘化铯平板和非晶硅+氧化钆平板。

2.a-Se (非晶硒平板探测器) -- 一种所谓直接探测技术,X-光子在硒涂料层变成电信号被探测而直接转化为数字信号。目前世界上只有美国Hologic公司拥有此技术的核心,柯达,国内友通等厂家的DR就使用这种探测器。

DR的技术进步是紧紧与影像板技术的发展相联系的。平板的技术发展体现在两个方面:尺寸的大小及动态反应时间。碘化铯/非晶硅型平板在这两方面都具有其他技术不可比拟的优势,是目前最成熟最主流的技术,目前世界上主要领先厂家都用这种技术。

*碘化铯/非晶硅 ( CsI ) + a-Si + TFT : 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;成像速度、影像质量、工作效率等综合水平教高。

*氧化钆/非晶硅(Gd2O2S) + a-Si + TFT :工作过程与上相似,只是碘化铯被氧化钆取代;由于技术原因其原始图像为12 Bit/4096灰阶,A/D转换为14Bit;工艺成本较低,但综合技术水平比碘化铯板差线路板维修。

*非晶硒a-Se+TFT:入射的X 射线光子在硒层中产生电子空穴对,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积分成为储存电荷;每一个晶体管的储存电荷量对应于入射的 X 射线光子的能量与数量;工艺成本较低,但对入射X线吸收不佳,成像速度及稳定性等综合技术水平较非晶硅平板差。 探测器技术 生产厂商 代表厂家

(飞利浦/

非晶硅+碘化铯 (CsI + a-Si + TFT)

法国Trixell

飞利浦

技术特点

备注

特殊工艺的Csl柱

状晶体结构闪烁工艺复杂难体涂层;对X线吸以生成大面收极好,有效减少积平板,采可见光的闪射,像用四块小板素尺寸小,分辨率拼接成高,成像速度快,17″×17″影像质量极佳;综大块平板,合技术水平很高,拼接处图像是世界公认最成由软件弥熟最高端的DR平补。 板技术。

非柱状晶体结其平板采用工业

西门子/西门子 汤姆逊合

资)

美国GE(收

构普通Csl涂板技术;工作过程

购EG & G的

G E

工业板技术转医疗用)

重,能量损失较置PLC维修。 层,可见光的闪中发热量很大,需 射现象较为严要专门的水冷装

为严重;工艺成本较低;但有效尺寸较小,像素尺寸为较大,刷新速度较慢,图象质量较差。

万东、上Varian 平板

Varian公司 医、长青、视野太小,应用

泛太

范围很窄。

利用増感屏硫氧化钆(Gd2O2S)

材料来完成 X 射

非晶硅+氧化

日本佳能佳能 美国瓦里东芝 安

岛津

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线光子至可见光的

俗称“佳能

转换过程。成像快

板”

速、成本较低,但很大局限性而且影像质量不佳

钆(Gd2O2S + a-Si + TFT)

非晶硒

Hologic 美国柯达

Hologic(收

购D.R.C公珠海友通 司

沈阳东软 DirectRay 技术) 北京东健 新医科技

为不足;能量损失较Trixell严重。

非晶硒平板存在不成熟技的缺陷包括温度术;

成像质适应性差以及成量不稳定;像速度慢。

最主要技Hologic平板对

术拥有者Hologic温度等环境要求由于其硒

较为严格,容易

涂料层技

被冻坏出现坏点

术不过关

(国内很多用户

致使其平平板出现坏点);

板经常出

成像时间长而且

现问题,已

影像质量稳定性

经退出国

不够好。

际DR系统俄国科学院中兴航天 核物理研究

台湾新医科技在市场;新医技术上取得一些公司重点进展,使其非晶转向生产硒探测板对温度便携式、低环境敏感和成像要求DR平速度慢的缺点有板。 所改善,但其仍然无法保证稳定的影像质量,使用过程中平板损毁率仍然居高不下;其“床边型”平板能够满足小医院现有X线设备改造为DR的要求。

采用狭缝式线扫 描技术和高灵敏

度的线阵探测

器。球管发出的全称”多丝平面扇形 X 射正比室一线束穿过人体到维线扫描

一线扫描 Fisher公司

达探测器,得到技术”,存一行信号数据,在的缺点在扫描机构的帮是曝光时助下,球管和探间过长,像测器平行自上而素矩阵、空下匀速移动,逐间分辨率行扫描,将一行等指标都行的数据经过计不高。 算机处理、重建后就得到一幅平面数字图像电源维修。

采用条状 CCD 结构的探测器技

术,由将 X 光子转换为可见光的

闪烁体和四片

CCD 构成,利用线扫描方式完成数据收集。

加拿大 IDC 德国Imix 俄国

C C D

Electron

(CsI/Gd2O2S+瑞士

透镜/光导纤维+ CCD/CMOS) swissway 荷兰

Nucletron 韩国 T.I.T.C 韩国Raysis

美国Phoxxo 法国 斯达福

X射线先通过闪烁

体或荧光体构成的

技术落后,

可见光转换屏,将X

影像质量

射线光子变为可见

差;无法与

光图像,而后通过透

TFT板技

镜或光导纤维将可

术竞争,面

见光图像送至光学

临淘汰。

系统,由CCD采集转换为图像电信号。

受制于间接能量转换空间分辨率较差

C M O S (CsI/Gd2O2S+ CMOS)

Tradix

技术非常

的缺点,虽利用大量

落后,影像

低解像度 CMOS

质量差;已

探头组成大面积矩

经开始淘

阵,尚无法有效与

汰。

TFT 平板优势竞争。

注:目前,世界相关专家普遍认可成熟的非晶硅+碘化铯平板探测器技术; Trixell公司生产的平板探测器,因其稳定优秀的成像特质和良好的环境适应性成为DR设备的首选;由于采用世界最佳的平板探测器技术,辅以高质量球管和出色机械性能,加上功能强大的专业级后处理工作站,飞利浦/西门子成为世界公认的DR系统顶级品牌东芝CT维修。

1、探测器:对于直接数字化X射线摄影技术来讲,决定其图像质量不仅仅是平板所采用的技术类型,同时还有平板的DQE、采集矩阵、采集灰阶、空间分辨率、最小像素尺寸等重要因素,每个因素都很重

CaresBuilt

要;在相同的图像尺寸时,采集矩阵越大,像素尺寸越小,图像分辨率越高,细小组织结构才能更好显示DR维修。

(1)材料/技术类型:碘化铯/非晶硅为主流;其中以Trixell平板为最佳。

(2)有效尺寸:主流为17×17in或14×17in;17×17in可满足99%的病人包扩体胖病人,可一次暴光成像;而14×17in有23%的病人不能满足,需二次曝光,增加病人射线损伤, 增加技术人员工作强度。

(3)像素矩阵:主流为2.5K×3K或3K×3K。

(4)像素尺寸:143μm/200μm;像素尺寸大小直接影响图像细腻度。

(5)空间分辨率:决定因素是探测器的尺寸和量子噪声,这从物理意义上是决定因素 (当然从软件上可以内插算法得到更小的像素数,但这不是真实的像的信号,是推算的结果);此外,射线的质量是一个不可忽视的因数。所有平板中Trixell平板尺寸最大,量子噪声最小。 (6)灰阶:主流是14 Bit/16,384灰阶,只有Canon等少数公司的探测板为原始图像为12 Bit/4096灰阶,A/D转换为14Bit。 (7)探测量子效率(DQE):是输入信号转导成输出信号的效率,高探测量子效率是潜在剂量降低的基础。数字平板探测板都具有的特性

是相对于屏-片X线摄影都有较高的DQE。同等放射剂量下,非晶硒的DQE比非晶硅的低;非晶硅探测板在剂量降低上优于非晶硒探测板变频器维修。

(8)外接装置:是否需要水冷装置或其他装置 2、球管:射线质量和寿命; (1)焦点 (2)热容量

(3)高速旋转、阳级转速 (4)束光器 3、高压发生器: (1)功率、频率 (2)输出范围 (3)KV 调节 (4)最短曝光时间 4、控制台:

(1)自动曝光控制、解剖部位摄影:一般都有。

(2)工作站屏幕:19in为主流;17in逐渐淘汰。

(3)操作系统:个人电脑级Windows系统或专业服务器级UNIX系统;对电脑稍有了解的人都明白,后者比前者有不可比拟的稳定性、高处理能力线路板维修。

(4)硬盘:一般60~80G;有普通IDE硬盘和高速SCSI硬盘之分;后者有最快的响应速度和最长的寿命,尤其是涉及图像处理时更能显示出多通道高速度的优势。

(5)曝光到诊断图像显示时间:一般要求≤10s,少数能够达到5s以内;检验工作台计算机系统工作能力的一个很重要的指标。 (6)图像质量控制功能:或好或坏一般都有此功能。

(7)图像处理软件及升级:商家一般都提供在使用期限内免费升级服务;厂商针对医疗诊断实际需求而独家开发的图像处理软件尤显重要,也是判断DR设备档次高低的重要依据之一。 (8)DICOM3.0及功能:一般都有。 (9)外储设备:光盘刻录DVD或CD-RW。

(10)图像输出:以数字形式输出到相机及PACS系统

(11)网络传输速度:100m/ms或1000m/ms;后者有更快的传输速率。

5、球管支架及诊断床:要求人性化设计和符合临床需要。 (1)球管支架 (2)球管旋转

(3)自动电磁锁定及角度和距离显示功能 (4)诊断床要求 (5)滤线栅 6、售后服务:

(1)免费维修:整机一般一年保修。 (2)探测器保修:一般为二年保修。

(3)PACS系统连接及连接所需相关软、硬件:一般免费提供。 (4)操作维修手册:要求详尽。

(5)现场应用和维修培训服务:一般免费提供。 (6)开机率:一般要求95%以上。

(7)售后服务响应时间和保修期后维修年限:一般要求接维修通知后24小时内到达故障现场;保修期后提供超过10年的维修服务上海三广维修在维修行业优势明显,除了强大的技术力量,还和香港恒

发科技有限公司合作,彻底解决了集成电路、偏冷们芯片、电流传感器、电压传感器、电流变送器、电压变送器、开关电源以及各种常用电子元件的供应问题。 。

7、放射线安全防护

要求符合国际放射线安全防护标准,具有放射线安全防护检测证书或美国FDA或欧共体权威机构的认证;虽然市场上所有设备都有相关认证,但不同的平板技术和球管在这一点上相差悬殊,其中PHILIPS为最佳,是所有DR产品中曝光剂量最低的,能够给患者及工作人员最大限度保护。

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