直接数字化放射摄影系统.docx
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直接数字化放射摄影系统
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12Bit/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
技术特点
备注
非晶硅+碘化铯
(CsI+a-Si+TFT)
法国Trixell
(飞利浦/西门子/汤姆逊合资)
飞利浦
西门子
特殊工艺的Csl柱状晶体结构闪烁体涂层;对X线吸收极好,有效减少可见光的闪射,像素尺寸小,分辨率高,成像速度快,影像质量极佳;综合技术水平很高,是世界公认最成熟最高端的DR平板技术。
工艺复杂难以生成大面积平板,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。
美国GE(收购EG&G的工业板技术转医疗用)
GE
非柱状晶体结构普通Csl涂层,可见光的闪射现象较为严重,能量损失较为严重;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。
其平板采用工业板技术;工作过程中发热量很大,需要专门的水冷装置PLC维修。
Varian公司
万东、上医、长青、泛太
Varian平板视野太小,应用范围很窄。
很大局限性而且影像质量不佳
非晶硅+氧化钆(Gd2O2S+a-Si+TFT)
日本佳能
美国瓦里安
佳能
东芝
岛津
利用増感屏硫氧化钆(Gd2O2S)
材料来完成X射线光子至可见光的
转换过程。
成像快速、成本较低,但一般灰阶动态范围较低(12bit以下),与其它高阶14bit产品图像诊断质量相比较为不足;能量损失较Trixell严重。
俗称“佳能板”
非晶硒
美国Hologic(收购D.R.C公司DirectRay技术)
新医科技
Hologic
柯达
珠海友通
沈阳东软
北京东健
非晶硒平板存在的缺陷包括温度适应性差以及成像速度慢。
Hologic平板对温度等环境要求较为严格,容易被冻坏出现坏点(国内很多用户平板出现坏点);成像时间长而且影像质量稳定性不够好。
台湾新医科技在技术上取得一些进展,使其非晶硒探测板对温度环境敏感和成像速度慢的缺点有所改善,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。
不成熟技术;成像质量不稳定;最主要技术拥有者Hologic由于其硒涂料层技术不过关致使其平板经常出现问题,已经退出国际DR系统市场;新医公司重点转向生产便携式、低要求DR平板。
一线扫描
俄国科学院核物理研究
中兴航天
采用狭缝式线扫描技术和高灵敏度的线阵探测器。
球管发出的平面扇形X射线束穿过人体到达探测器,得到一行信号数据,在扫描机构的帮助下,球管和探测器平行自上而下匀速移动,逐行扫描,将一行行的数据经过计算机处理、重建后就得到一幅平面数字图像电源维修。
全称”多丝正比室一维线扫描技术”,存在的缺点是曝光时间过长,像素矩阵、空间分辨率等指标都不高。
Fisher公司
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。
CCD
(CsI/Gd2O2S+透镜/光导纤维+CCD/CMOS)
加拿大IDC
德国Imix
俄国Electron
瑞士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。
技术落后,影像质量差;无法与TFT板技术竞争,面临淘汰。
CMOS(CsI/Gd2O2S+CMOS)
CaresBuilt
Tradix
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。
技术非常落后,影像质量差;已经开始淘汰。
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14Bit/16,384灰阶,只有Canon等少数公司的探测板为原始图像为12Bit/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。
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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。