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 數(shù)字化X線攝影（Digital Radiography，簡稱DR），是上世紀(jì)90年代發(fā)展起來的X線攝影新技術(shù)，以其更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等顯著優(yōu)點(diǎn)，成為數(shù)字X線攝影技術(shù)的主導(dǎo)方向，并得到世界各國的臨床機(jī)構(gòu)和影像學(xué)專家認(rèn)可。DR的技術(shù)核心是平板探測器，平板探測器是一種精密和貴重的設(shè)備，對成像質(zhì)量起著決定性的作用，熟悉探測器的性能指標(biāo)有助于我們提高成像質(zhì)量和減少X線輻射劑量。

非晶硒平板探測器

 

非晶硒（a-Se）為直接式平板探測器結(jié)構(gòu)，主要由集電矩陣、硒層、電介層、頂層電極和保護(hù)層等構(gòu)成。集電矩陣由按陣元方式排列的薄膜晶體管（TFT）組成。非晶硒半導(dǎo)體材料在薄膜晶體管陣列上方通過真空蒸鍍生成約0.5 mm厚、38 mm×45 mm見方的薄膜，它對X線很敏感，并有很高的圖像解析能力。

 

　　頂層電極接高壓電源，當(dāng)有X線入射時，由于高壓電源在非晶硒表面形成的電場，它們只能沿電場方向垂直穿過絕緣層、x射線半導(dǎo)體、電子封閉層，到達(dá)非晶硒，不會出現(xiàn)橫向偏離從而出現(xiàn)光的散射。非晶硒陣列直接將X射線轉(zhuǎn)變成電信號，記憶在存儲電容器里，脈沖控制門電路使薄膜晶體管導(dǎo)通，把記憶在存儲電容器里的電荷送達(dá)電荷放大器輸出，完成光電信號的轉(zhuǎn)換，再經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字圖像輸入計(jì)算機(jī)，并由計(jì)算機(jī)將該影像還原在監(jiān)視器上由醫(yī)生觀察監(jiān)視器直接診斷。

 

非晶硅平板探測器

 

　　非晶硅平板探測器為間接數(shù)字化X線成像，其基本結(jié)構(gòu)為表面是一層閃爍體材料（碘化銫或硫氧化），再下一層是以非晶體硅為材料的光電二極管電路，最底層為電荷讀出電路。

 

位于探測器表面的閃爍體將透過人體后衰減的X線轉(zhuǎn)換為可見光，閃爍體下的非晶硅光電二極管陣列又將可見光轉(zhuǎn)換為電信號，在光電二極管自身的電容上形成存儲電荷，每個像素的存儲電荷量與入射X線強(qiáng)度成正比，在控制電路的作用下，掃描讀出各個像素的存儲電荷，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號，傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理從而形成X線數(shù)字影像。

 

評價平板探測器成像質(zhì)量的性能指標(biāo)主要有兩個 : 量子探測效率 ( Detective Q uantum E fficiency , DQE)和空間分辨率 。 DQ E 決定了平板探測器對不同組織密度差異的分辨能力 ;而空間分辨率決定了對組織細(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨能力 ?？疾?DQ E和空間分辨率可以評估平板探測器的成像能力。

 

在間接轉(zhuǎn)換的平板探測器中 , 影響 DQE 的因素主要有兩個方面 : 閃爍體的涂層和將可見光轉(zhuǎn)換成電信號的晶體管。

 

首先閃爍體涂層的材料和工藝影響了 X 線轉(zhuǎn)換成可見光的能力 , 因此對 DQ E 會產(chǎn)生影響 。目前常見的閃爍體涂層材料有兩種 : 碘化銫 (C sI ) 和硫氧化釓 (Gd2O 2S )。 碘化銫將 X線轉(zhuǎn)換成可見光的能力比硫氧化釓強(qiáng)但成本比較高 ; 將碘化銫加工成柱狀結(jié)構(gòu) , 可以進(jìn)一步提高捕獲 X 線的能力 , 并減少散射光 。使用硫氧化釓做涂層的探測器成像速度快 , 性能穩(wěn)定 , 成本較低 , 但是轉(zhuǎn)換效率不如碘化銫涂層高[2]  。

 

其次將閃爍體產(chǎn)生的可見光轉(zhuǎn)換成電信號的方式也會對DQ E 產(chǎn)生影響 。在碘化銫 ( 或者硫氧化釓) +薄膜晶體管( T FT)這種結(jié)構(gòu)的平板探測器中, 由于 TF T 的陣列可以做成與閃爍體涂層的面積一樣大 , 因此可見光不需要經(jīng)過透鏡折射就可以投射到 TF T 上 , 中間沒有可以光子損失 , 因此 DQE 也比較高 ; 在碘化銫 (CsI )+CCD( 或者 CM OS) 這種結(jié)構(gòu)的平板探測器中 , 由于 C CD( 或者 C M OS)的面積不能做到與閃爍體涂層一樣大 , 所以需要經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)折射 、反射后才能將全部影像投照到 C CD( 或者 C M OS)上 , 這過程使光子產(chǎn)生了損耗 , 因此 DQE 比較低。

 

直接轉(zhuǎn)換平板探測器中 , X 線轉(zhuǎn)換成電信號完全依賴于非晶硒層產(chǎn)生的電子空穴對, DQ E 的高低取決于非晶硒層產(chǎn)生電荷能力 ?？偟恼f來 ,C sI +T FT 這種結(jié)構(gòu)的間接轉(zhuǎn)換平板探測器的極限 DQE 高于 a -Se 直接轉(zhuǎn)換平板探測器的極限D(zhuǎn)Q E。

 

在直接轉(zhuǎn)換平板探測器中 , 由于沒有可見光的產(chǎn)生 , 不發(fā)生散射 , 空間分辨率取決于單位面積內(nèi)薄膜晶體管矩陣大小 。矩陣越大薄膜晶體管的個數(shù)越多 , 空間分辨率越高 , 隨著工藝的提高可以做到很高的空間分辨率。

 

在間接轉(zhuǎn)換的平板探測器中 , 由于可見光的產(chǎn)生 , 存在散射現(xiàn)象 , 空間分辨率不僅僅取決于單位面積內(nèi)薄膜晶體管矩陣大小 , 而且還取決于對散射光的控制技術(shù) ?？偟恼f來 ,間接轉(zhuǎn)換平板探測器的空間分辨率不如直接轉(zhuǎn)換平板探測器的空間分辨率高。