基于平板探测器的断层融合技术的临床应用
DR平板探测器分类介绍
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（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。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、新医科技等公司。其原理可见右图。新医科技的CCD DR为2K×2K，12Bit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
CCD探测器及平板探测器
CCD探测器 CCD探测器产品特点 1) 反射式单CCD,大面阵设计像素矩阵4K×4K,1700万像素,极限空间分辨率可达到4、6lp/mm。 2) 17×17英寸成像面积,完全满足临床检查需要。 3) CCD防X射线辐射设计,图像质量长期可靠一致,使用成本大幅降低。 主要技术参数 有效视野:17英寸x17英寸/ 17英寸x14英寸像素填充系数:100% 像素矩阵:4kx4k,3kx3k像素尺寸:108um /140um 电源要求:220V AC 10A 50Hz 一、电荷耦合器件(ChargeCoupledDevices),简称CCD。 CCD的最基本单元MOS电容器就是构成CCD的最基本单元就是,它就是金属—氧化物—半导体(MOS)器件中结构最为简单的。 CCD原理: 1、信号电荷的产生:CCD工作过程的第一步就是电荷的产生。CCD可以将入射光信号转换为电荷输出,依据的就是半导体的内光电效应(也就就是光生伏特效应)。 2、信号电荷的存储:CCD工作过程的第二步就是信号电荷的收集,就就是将入射光子激励出的电荷收集起来成为信号电荷包的过程。 3、信号电荷的传输(耦合):CCD工作过程的第三步就是信号电荷包的转移,就就是将所收集起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元,直到全部电荷包输出完成的过程。
图示为CCD成像区的一小部分(几个像素)。图像区中这个图案就是重复的。 4、信号电荷的检测:CCD工作过程的第四步就是电荷的检测,就就是将转移到输出级的电荷转化为电流或者电压的过程。 输出类型主要有以下三种:;1)电流输出;2)浮置栅放大器输出;3)浮置扩散放大器输出。 测量过程由复位开始,复位会把前一个电荷包的电荷清除掉。 电荷输送到相加阱。此时,V out 就是参考电平。在这个期间,外部电路测量参考电平。 二、CCD的基本原理 1、CCD的工作过程示意图
【CN109920809A】一种X射线平板探测器及其制作方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910192143.X (22)申请日 2019.03.14 (71)申请人 上海交通大学 地址 200240 上海市闵行区东川路800号 (72)发明人 杨志 刘一剑 陈辛未 周志华 苏言杰 胡南滔 张亚非 (74)专利代理机构 上海智晟知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 31313 代理人 陆黎明 (51)Int.Cl. H01L 27/146(2006.01) H01L 27/12(2006.01) (54)发明名称一种X射线平板探测器及其制作方法(57)摘要本发明提供了一种X射线平板探测器及其制作方法。X射线平板探测器包括TFT背板、传感光电二极管矩阵面板、栅驱动信号电路系统、传感信号读取电路系统、图像信号处理电路系统以及其他的外围功能电路等部分。其中TFT背板是整个系统的重要部分，TFT可实现开关信号通道的功能。本发明的特别之处在于，在TFT背板中引入了多晶硅TFT技术，由于多晶硅TFT的沟道材料具有较大的电子迁移率，可有效提高TFT的开关速率，进而提高X射线平板探测器的数据读取速率，使平板探测器更加适合高速连续拍照的应用场合，有效提高了X射线平板探测器的性能，减少了 鬼影和拖尾的现象。权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 109920809 A 2019.06.21 C N 109920809 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109920809 A 1.一种X射线平板探测器，其特征在于，包括TFT背板、传感光电二极管矩阵面板、栅驱动信号电路系统、传感信号读取电路系统、图像信号处理电路系统以及外围功能电路，其中所述TFT背板采用包含多晶硅薄膜材料的TFT背板。 2.如权利要求1所述的一种X射线平板探测器，其特征在于，所述多晶硅薄膜材料的多晶硅晶化率在30～95％之间。 3.如权利要求1所述的一种X射线平板探测器，其特征在于，所述多晶硅薄膜材料的迁移率范围为10～200cm2/(V·s)。 4.如权利要求1所述的一种X射线平板探测器，其特征在于，所述TFT背板的开关器件为多晶硅薄膜晶体管，所述TFT背板还包含有传感器信号数据导线、TFT栅极信号扫描导线和偏置电压导线。 5.如权利要求4所述的一种X射线平板探测器，其特征在于，所述多晶硅薄膜晶体管的沟道长度在1～100μm之间，所述多晶硅薄膜材料的厚度在10nm～5μm之间。 6.如权利要求4所述的一种X射线平板探测器的制作方法，其特征在于，所述开关器件的沟道层薄膜材料是直接沉积的多晶硅薄膜材料。 7.如权利要求6所述的一种X射线平板探测器的制作方法，其特征在于，所述多晶硅薄膜材料由低温工艺制得，所述低温工艺的温度范围是20～450℃。 8.如权利要求6所述的一种X射线平板探测器的制作方法，其特征在于，所述多晶硅薄膜材料由高温工艺制得，所述高温工艺的温度范围是450～900℃。 9.如权利要求4所述的一种X射线平板探测器的制作方法，其特征在于，所述开关器件的沟道层薄膜材料是在沉积的非晶硅薄膜材料的基础上，进行多晶化技术处理后得到的多晶硅薄膜材料。 10.如权利要求9所述的一种X射线平板探测器的制作方法，其特征在于，所述多晶硅薄膜使用的多晶化技术包含快速热退火技术、金属诱导晶化技术以及激光晶化技术的一种或多种的组合使用。 2
X线数字断层融合技术在肺上叶病变诊断中的作用
河南职工医学院学板 J o ur na l o f H e na n M e di c a l C o l l e g e f o r St a f f a nd Wo r ke r s V o l .26N o .1F e b.2014 收稿日期 2013- 10-20作者简介 张 磊(1981-),男,河南省商丘市人,学士,医师,从事放射诊断工作O X 线数字断层融合技术在肺上叶病变诊断中的作用 张 磊 (商丘市中医院放射科,河南商丘476000) 摘要 目的 探讨X 线数字断层融合摄影技术(D T S )之于肺上叶病变的诊断价值O 方法 通过对商丘市中医院自2012年3月~ 12月接收的肺上叶病变的40例患者同时进行胸部正位X 线片和X 线数字断层融合摄影,分析其两种不同方法~结果,并探讨最佳诊断方式O 结果 所有患者的X 线数字断层融合摄影结果病灶均清晰显示,图像中病变位于左肺上叶者17例,位于右肺上叶者23例O 其结果远准确于胸部正位X 线片结果O 结论 相较于胸部正位X 线片,X 线数字断层融合摄影技术更为可靠,此方法对肺上叶疾病的诊断具有重要的诊断价值,应推广使用O 关键词 X 线数字断层融合摄影技术;肺上叶病变;诊断;影像信息 中图分类号 R816.4 文献标识码 A 文章编号 1008-9276 2014 01-0012-03 A p p l i c at i onof X -r ay D i gi t al t om os yn t h e s i s i nt h e D i agn os i s of u p p e r l ob e l e s i on Z H A N Gl e i (D e p ar t m e nt o f r adi o l o gy i n t he C e nt r al H o s p i t al o f Shangg i u ,Shangg i u H e nan 476000,C hi na ) A b s t r ac t ] O b j e c t i ve T o e v a l ua t e t he di a g no s t i c v a l ue o f X -R a y di g i t a l t o m o s y nt he s i s o n uppe r l o be l e s i o ns .Me t h od s T hr o ug h t he a ppl i c a t i o ns o f a nt e r o po s t e r i o r c he s t X -R a y a nd X -R a y di g i t a l t o m o s y nt he -s i s s i m ul t a ne o us l y o n 40pa t i e nt s w i t h uppe r l o be l e s i o n be t w e e n M a r c h 2012a nd D e c e m be r 2012i n t he C e nt r a l H o s pi t a l o f Sha ng gi u ,t he m e t ho ds a nd r e s ul t s o f t het w odi f f e r e nt a ppl i c a t i o ns a r ea na l y z e d a nd t he o pt i m a l w a y s o f di a g no s i s a r e di s c us s e d.r e s u l t s l e s i o ns i n r e s ul t s o f a l l pa t i e nt s us i ng X -R a y di t i g a l t o m o s y nt he s i s a r e a l l c l e a r l y s ho w n.A m o ng a l l ,17c a s e s s ho wl e s i o ns o n t he l e f t uppe r l o be i n t he i m a -g e s w hi l e 23o n t he r i g ht uppe r l o be .T he r e s ul t i s m o r epr e c i s et ha n t ha t byus i nga nt e r o po s t e r i o r c he s t X -R a y .C on c l u s i on T he t e c hni gue o f X -R a y di g i t a l t o m o s y nt he s i s i s m o r e r e l i a bl e c o m pa r e d w i t h t ha t o f a nt e r o po s t e r i o r c he s t X -R a y a nd i s o f i m po r t a nt v a l uet ot hedi a g no s i s o f di s e a s e s o n t heuppe r l o bea nd t he r e f o r e s ho ul d be pr o m o t e d t o be us e d. K e y w or d s ] D T S ;uppe r l o be l e s i o n ;di a g no s i s ;i m a g e i nf o r m a t i o n 长期以来,在胸部病变的影像诊断中医护人员常采用拍摄胸部X 光片的诊断手段,对明确诊断起到了重要作用O X 线数字断层融合技术(di g i t a l t o -m o s y nt he s i s ,D T S )是以数字化重建为基础,在平板X 线设备上一次曝光后,通过计算机重建得到多层面的重组图像的一种新兴的检查技术 1] O 对商丘 市中医院自2012年3月~12月接收的40例肺上叶病变患者同时进行胸部正位X 线片和X 线数字断层融合摄影,分析其结果,以探讨D T S 在肺上叶病变的诊断价值O 1 研究对象及方法 1.1 一般%&资料 以该院自2012年3月~12月接收的40例肺上叶病变患者为一般临床资料O 患者中男性21例,女性19例,年龄19~ 78岁,平均(3711.5)岁O 患者均表现为胸肺部不适或咳嗽等相关临床症状O 患者对试验知情并签署同意书O 1.2 检'方法 对40例患者采用D T S 进行检查, 21
平板探测器知识
（一）在数字化摄片中，X线能量转换成电信号是通过平板探测器来实现的，所以平板探测器的特性会对DR图像质量产生比较大的影响。选择DR必然要考虑到平板探测器的选择。平板探测器的性能指标会对图像产生很大的影响，医院也应当根据实际需要选择适合自己的平板探测器。 DR平板探测器可以分为两种：非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测器，从能量转换的方式来看，前者属于直接转换平板探测器，后者属于间接转换平板探测器。 非晶硒平板探测器主要由非晶硒层TFT构成。入射的X射线使硒层产生电子空穴对，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形成储存电荷。每一个晶体管的储存电荷量对应于入射X射线的剂量，通过读出电路可以知道每一点的电荷量，进而知道每点的X线剂量。由于非晶硒不产生可见光，没有散射线的影响，因此可以获得比较高的空间分辨率。 非晶硅平板探测器由碘化铯等闪烁晶体涂层与薄膜晶体管或电荷耦合器件或互补型金属氧化物半导体构成它的工作过程一般分为两步，首先闪烁晶体涂层将X线的能量转换成可见光；其次TFT或者CCD，或CMOS将可见光转换成电信号。由于在这过程中可见光会发生散射，对空间分辨率产生一定的影响。虽然新工艺中将闪烁体加工成柱状以提高对X线的利用及降低散射，但散射光对空间分辨率的影响不能完全消除。
? 不同平板探测器的比较 评价平板探测器成像质量的性能指标主要有两个：量子探测效率和空间分辨率。DQE决定了平板探测器对不同组织密度差异的分辨能力；而空间分辨率决定了对组织细微结构的分辨能力。考察DQE和空间分辨率可以评估平板探测器的成像能力。 （1）影响平板探测器DQE的因素 在非晶硅平板探测器中，影响DQE的因素主要有两个方面：闪烁体的涂层和将可见光转换成电信号的晶体管。 首先闪烁体涂层的材料和工艺影响了X线转换成可见光的能力，因此对DQE会产生影响。目前常见的闪烁体涂层材料有两种：碘化铯和硫氧化钆。碘化铯将X线转换成可见光的能力比硫氧化钆强但成本比较高；将碘化铯加工成柱状结构，可以进一步提高捕获X线的能力，并减少散射光。使用硫氧化钆做涂层的探测器成像速度快，性能稳定，成本较低，但是转换效率不如碘化铯涂层高。 其次将闪烁体产生的可见光转换成电信号的方式也会对DQE产生影响。在碘化铯(或者硫氧化钆)+薄膜晶体管(TFT)这种结构的平板探测器中，由于TFT的阵列可以做成与闪烁体涂层的面积一样大，因此可见光不需要经过透镜折射就可以投射到TFT上，中间没有可以光子损失，因此DQE也比较高；在碘化铯+CCD(或者CMOS)这种结构的平板探测器中，由于CCD(或者CMOS)的面积不能做到与闪烁体涂层一样
平板探测器原理
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。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、新医科技等公司。其原理可见右图。新医科技的CCD DR为2K×2K，12Bit 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。
数字乳腺断层融合X线成像83
数字乳腺断层融合X线成像 摘要: 数字乳腺断层融合X线成像（Digital Breast Tomosynthesis，DBT）是乳腺X 线检查中的一种新兴技术，它使用不同投照角度扫描来实现乳腺三维重建成像， 由此来解决二维成像重叠的缺点。能够有效提高少脂肪腺体型(如致密型、多量腺体型)中乳腺病灶的检出率以及乳腺病灶形态特征，不仅降低了乳腺癌筛查的成本而且还有效的提高了诊断乳腺癌的准确率、降低了复查率。 关键词：乳腺，断层融合，全数字化乳腺X线成像 前言：据统计，目前在全球范围内对女性威胁最大的疾病就是乳腺癌。每年 在全世界大概有120余万女性同胞被查出患有乳腺癌，死于该疾病的女性约有40余万人。最近几年来，乳腺癌在我国的发病率呈明显上升的趋势，而目前我国恶 性肿瘤的首位就是乳腺癌。在此之前我国乳腺癌公认的首选诊断检查方式是乳腺 X线摄影检查。目前，我国的影像设备随着国际发展在不断的更新换代并且进步，我们发现了一种可以对乳腺癌早期检出和诊断提高准确率的新兴检查技术，也就 是本文要说的数字化乳腺断层融合技术，又称数字乳腺断层摄影（Digital Breast Tomosynthesis，DBT）。本文综述了DBT的成像的原理、临床应用、优缺点以及 未来展望。 1.数字乳腺断层融合X线成像的简介 前几年，我们对于乳腺的检查方式称为全数字化乳腺X线成像（full-field digital mammography，FFDM），FFDM在临床上的应用在某些情况下可以对乳腺 的检查有更高的灵敏度[1-3]。利用FFDM虽然在脂肪型腺体的检查中大部分的乳 腺病灶可以被成功检查出来，可是在很多特殊的乳腺腺体（如多量腺体乳腺或者 致密型）中，仍然会有很大一部分是很难在图像中清晰的显示[4]。但FFDM对于 乳腺病灶的检查结果中，假阴性以及假阳性的比例比较高，所以FFDM的诊断灵 敏度和特异度有待新技术的代替和提高[5-6]。FFDM使用的二维成像技术，致密 型的腺体会在乳腺肿块的上下方出现部分重叠；在致密型的腺体背景下，周围腺 体的对比度与肿块相比来讲相对较低。对于该缺点，我们可以使用新技术“三维立体成像”来解决，这也就是DBT使用不同投照角度来实现乳腺三维重建成像，由 此来解决二维成像重叠的缺点，从而达到我们的目的，提高乳腺病灶检出率、灵 敏度和特异度的作用[7]。 数字乳腺断层融合X线成像（DBT）是1997年由Niklason等第一次报道公布 于世，DBT可以提高乳腺癌的检出率和诊断率的原因是他重建的3D断层融合图 像可以提高乳腺病灶的清晰度、增加病灶与周围腺体组织的对比度、更容易发现 病灶、更好地显示了病灶的形态、边缘等，可以在很大的程度上减轻或者消除正 常乳腺腺体对于病灶的显示影[8]。也正是DBT的这种成像方式使我们的诊断变得 更加高效便捷。 2.数字乳腺断层融合X线成像的原理 数字乳腺断层融合X线成像(DBT)是乳腺X线检查中的一种新兴技术，指的是在数字乳腺X线摄影中利用断层融合技术，以平板探测器技术为基础，对乳腺腺体进 行不同角度的快速扫描，获取投影角度不同的各种小剂量的乳腺腺体数据，类似 于传统的X线断层技术，但它基于数字平板探测器，利用像素位移的方法，从而 用电脑重建出与探测器平板平行的任意层面的乳腺X线影像的显示技术。使用这 种方法可以有效的避免以往的二维扫描中发现不到或者模糊不清的肿瘤图像，从 而可以进一步的提高乳腺癌的检出率和诊断的正确率[9]。
平板探测器的工作原理及优缺点
平板探测器的工作原理及优缺点 （一）碘化铯/非晶硅型： 概括原理：X线先经荧光介质材料转换成可见光，再由光敏元件将可见光信号转换成电信号，最后将模拟电信号经A/D转换成数字信号。 具体原理： 1、曝光前，先使硅表面存储阳离子而产生均一电荷，导致在硅表面产生电子场； 2、曝光期间，在硅内产生电子-空穴对，且自由电子游离到表面，导致在硅表面产生潜在的电荷影像，在每一点上电荷密度与局部X线强度相当。 3、曝光后，X线图像被储存在每一个像素中； 4、半导体转换器读出每一个素，完成模数转换。 优点： 1、转换效率高； 2、动态范围广； 3、空间分辨率高； 4、在低分辨率区X线吸收率高（原因是其原子序数高于非晶硒）； 5、环境适应性强。 缺点： 1、高剂量时DQE不如非晶硒型； 2、因有荧光转换层故存在轻微散射效应； 3、锐利度相对略低于非晶硒型。 （二）非晶硒型
概括原理：光导半导体直接将接收的X线光子转换成电荷，再由薄膜晶体管阵列将电信号读出并数字化。 具体原理： 1、X 线入射光子在非晶硒层激发出电子-空穴对； 2、电子和空穴在外加电场的作用下做反向运动，产生电流，电流的大小与入射的X 线光子数量成正比； 3、这些电流信号被存储在TFT的极间电容上，每一个TFT和电容就形成一个像素单元。 优点： 1、转换效率高； 2、动态范围广； 3、空间分辨率高； 4、锐利度好； 缺点： 1、对X线吸收率低，在低剂量条件下图像质量不能很好的保证，而加大X线剂量，不但加大病源射线吸收，且对X光系统要求过高。 2、硒层对温度敏感，使用条件受限，环境适应性差。 （三）CCD型 概括原理：由增感屏作为X线的交互介质，加CCD来数字化X 线图像。 具体原理：以MOS电容器型为例：是在P型Si的表面生成一层SiO2，再在上面蒸镀一层多晶硅作为电极，给电极P型Si 衬底加一电压，在电极下面就形成了一个低势能区，即势阱。势阱的深浅与电压有关。电压越高势阱越深。而光生成电子就储
断层融合技术在强直性脊柱炎随访中的应用_0
断层融合技术在强直性脊柱炎随访中的应用 目的探讨数字断层融合成像技术（digital tomosynthesis，DTS）在强直性脊柱炎随访中的应用价值。方法回顾分析15例强直性脊柱炎患者的CT、DTS及DR X线图像。以CT为诊断标准，利用Kappa系数来分析DTS、DR对病灶分级诊断的能力。结果15例患者的30个骶髂关节中，CT诊断骶髂关节病变0级、I级、II级、III级及IV级个数分别为2、2、14、8、4个。DTS为2、2、13、9、4个，与CT诊断级别相符的个数为2、1、12、8、4个。DR为4、2、11、9、4个，与CT诊断级别相符的个数为2、1、10、5、2个。DTS与CT对骶髂关节病变分级的一致性”较好”，诊断符合率为90%，有效吸收剂量降低74.1%。DR 与CT对骶髂关节病变分级的一致性“一般”，诊断符合率为70%。结论DTS对骶髂关节病变的分级诊断能力与CT相当，且患者的吸收剂量明显降低，适用于强直性脊柱炎的随访。 标签：体层摄影术；X线计算机；数字断层融合；骶髂关节；强直性脊柱炎 强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）是一种以危害青壮年为主的慢性自身免疫性疾病，首先侵犯骶髂关节。影像检查部位紧邻对辐射极为敏感的生殖腺，因此，降低骶髂关节检查的放射剂量尤为重要。目前临床仍将X线平片作为疾病诊断和随访的手段，但X线平片属于复合图像，结构互相重叠而影响病变的观察。CT存在费用高、辐射剂量大的问题。MR适用于疾病的早期诊断，对于骨质的破坏以及关节面的硬化改变不如CT和X线。融合技术（digital tomosynthesis，DTS）是一种新的X线检查方法，研究表明其对骨折显示能力明显优于普通X线平片[1，2]。本研究以CT图像为诊断标准，比较DTS和DR对骶髂关节分级的能力，探讨DTS对AS患者随访中的价值。 1 资料与方法 1.1一般资料回顾性分析15例强直性脊柱炎患者，其中男13例，女2例。年龄21～39岁，平均年龄（27±5.13）岁。病程6个月～8年，平均病程（4±3.79）年。均已行CT、DTS、DR X线检查，各检查方法间隔时间小于1w。 1.2方法①先行骶髂关节CT检查结果，在征得患者本人及家属同意的情况下，再分别行DR摄片和DTS检查。本组经影像及临床确诊的AS患者15例。 ②检查设备及方法采用GE Discovery XR650型DR V olume RAD（V olume Radiography）进行断层扫描。定位片为常规X线片，患者取仰卧位，采用自动曝光条件（Automatic Exposure Condition，AEC），80kV，320mA，球焦距100cm。容积断层成像参数：采用AEC，曝光剂量参考值设为常规平片的10倍，球焦距100cm，X线球管与中线成-15°～+15°夹角进行60次低剂量曝光采集图像，矩阵1024×1024。原始图像经自动重建后得到30幅与探测器平行的断层影像，重建层间距4mm，从中选出层面适当的图像进行窗宽、窗位调节达到最佳显示效果。CT扫描采用GE Aquilion 16排CT机进行斜冠状位横断扫描，参数：120kV，170mA，层厚2.5mm，层间距10mm，扫描角度向头侧倾斜20°～25°角度的选择
平板探测器
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。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、新医科技等公司。其原理可见右图。新医科技的CCD DR为2K×2K，12Bit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。
平板DR探测器结构及其成像原理(天地智慧)
平板DR探测器原理(天地智慧医疗) 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(天地智慧医疗)为直接和间接两类。 （一）间接能量转换(天地智慧医疗) 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、瓦里安和GE公司等，而采用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、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。(天地智慧医疗) 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。发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、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的最佳产品。(天地智慧医疗)
非晶硅平板探测器bate(参考文献)
非晶硅X射线平板探测器 非晶硅X射线平板探测器是一种以非晶硅光电二极管阵列为核心的X射线影像探测器。在X射线照射下探测器的闪烁体或荧光体层将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阵列变为图像电信号，通过外围电路检出及A/D变换，从而获得数字化图像。由于其经历了Ｘ射线－可见光－电荷图像－数字图像的成像过程，通常也被称作间接转换型平板探测器。非晶硅平板探测器具有成像速度快，良好的空间及密度分辨率，高信噪比，直接数字输出等优点。从而被广泛的应用于各种数字化Ｘ射线成像装置。本节将从：非晶硅平板探测器基本结构及成像原理；探测器图像预处理；探测器品质参数三个方面对其加以介绍。 1：非晶硅平板探测器基本结构及成像原理 平板探测器 图1：非晶硅平板探测器结构示意图非晶硅平板探测器基本结构如图1所示，由碘化铯闪烁体层，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部分构成。 非晶硅平板X射线探测器成像的基本过程为： a：位于探测器顶层的碘化铯闪烁晶体将入射的X射线图像转换为可见光图像，b：位于碘化铯层下的非晶硅光电二极管阵列将可见光图像转换为电荷图像 每一像素电荷量的变化与入射X射线的强弱成正比，同时该阵列还将空间上连续的X射线图像转换为一定数量的行和列构成的点阵式图像。点阵的密度决定了图
像的空间分辨率 c ：在中央时序控制器的统一控制下，居于行方向的行驱动电路与居于列方向的读取电路将电荷信号逐行取出，转换为串行脉冲序列并量化为数字信号。获取的数字信号经通信接口电路传送至图像处理器从而形成X 射线数字图像 以上为较为典型的非晶硅平板X 射线探测器工作过程，实际应用中还有其它的探测器形式。如用X 射线荧光体取代闪烁体，以非晶硅薄膜晶体管阵列取代二极管阵列来构造探测器，但其基本结构及成像过程与上述典型探测器是一致的。 下面将以典型探测器为例详细介绍构成探测器各部分的工作原理，结构特征及其主要的性能参数同时还将涉及对不同形式的探测器性能对比的内容 1．1碘化铯闪烁晶体(Cesium Iodide scintillator) 图2：针状碘化铯晶体层显微照片 探测器所采用的闪烁体材料由连续排列的针状碘化铯晶体构成，针柱的直径约6微米，外表面由重元素铊包裹以形成可见光波导减少漫射。出于防潮的需要闪烁体层生长在薄铝板上，应用时铝板位于X 射线的入射方向同时还可起到光波导反射端面的作用。闪烁体层的厚度为500至600微米,通常将碘化铯晶体的这种针状结构称作CsI:T1闪烁体。 1．1．1碘化铯晶体的X 射线吸收特性(X-ray absorption)
X射线平板探测器性能比较研究
X射线平板探测器性能比较研究 德润特数字影像科技（北京）有限公司 张军毅，王同乐 [摘要] 目的研究X射线平板探测器的性能及成像特点。方法比较平板探测器的结构特点、成像性能和临床使用的优缺点。结果探测器结构和材料是影响成像性能的主要因素。结论非晶硒探测器和碘化铯-非晶硅探测器的成像性能及临床使用优于硫氧化钆-非晶硅探测器。[关键词] 数字X射线摄影；非晶硒平板探测器；碘化铯-非晶硅平板探测器；硫氧化钆-非晶硅探测器；影像质量 Comparison of performance on different X-ray flat panel detector Abstract: Objective To Study the performance and imaging characteristics of the X-ray flat panel detector. Methods The different flat panel detector were compared and analysed by the structure feature, imaging performance and clinical application. Results The structure and material is the main factors of influence imaging performance for the flat panel detector. Conclusion The image quality and clinical application of the flat panel detector based on Amorphous Selenium and Cesium Iodide - Amorphous Silicon were more than the detector based on Gd2O2S – Amorphous Silicon. Key words: digital radiography, amorphous selenium flat panel detector, Cesium Iodide - Amorphous Silicon, Gd2O2S – Amorphous Silicon, image qualit 数字摄影（Digital Radiography，DR）成为数字X射线摄影技术的主要发展方向，其更快的成像速度、更便捷的操作及更高的成像分辨率等特性得到影像专家的认可。其中X射线平板探测器（Flat Panel Detector，FPD）作为核心部件，其性能对成像质量起着决定性的作用。研究探测器的性能及成像特点有助于比较不同探测器在临床使用中的优势和劣势。 1 平板探测器的转换材料 当前广泛使用的平板探测器主要采用硫氧化钆（Gd2O2S，GOS）、碘化铯（Cesium Iodide，CsI）和非晶硒（Amorphous Selenium，A-Se）作为转换材料。将闪烁体（GOS或CsI）与非晶硅光电二极管以及TFT耦合起来构成非直接转换平板探测器，将A-Se直接与TFT耦合起来构成直接转换平板探测器。 闪烁体涂层的材料和工艺会影响X射线的转换性能。GOS通过掺杂不同的稀土离子（如Tb3+），在X射线的激发下能够发出540~560nm的绿光[1]。传统胶片所用的高速增感屏是利用GOS特性制作而成。使用GOS做涂层的探测器成本较低，转换效率低。CsI技术则采用大面积针状晶体结构能提高转换性能。 采用A-Se转换技术的平板探测器在X射线的作用下使硒层产生电子空穴对，外加电场迅速将它们分开并很快地把它们分别带到像素电极和上电极两个相反的表面去。传输的速度没给电荷的横向扩散提供时间，空间分辨率极高。 2 不同平板探测器的比较 评价平板探测器性能的指标主要有物理特性和成像特性。其中探测器的物理特性对成像