X線成像設備的發展動態

  隨著當今各種高新技術的發展,X線成像設備也在不斷地改進和提高,由于各種高新技術融入到了X線成像設備之中,從而為提供高質量的X線影像奠定了良好的基礎,為提高X線影像診斷水平開辟了美好的前景,也為人類的衛生健康事業做出了偉大貢獻。
    這里所說的X線成像設備是除X線CT以外的所有其它放射診斷X線成像設備。在實際應用中放射診斷X線成像設備可分為這樣四大類:常規X線成像設備、通用X線成像設備、心血管X線成像設備、特殊用途X線成像設備。

常規X線成像設備
  常規X線成像系統,影像接收器采用屏/膠結構形式已100多年的歷史了,隨著CR、DR、DDR的先后出現,屏/膠結構形式的影像接收器已逐漸由CR的IP板、IDDR與DDR的平板接收器及DDR的線掃描接收器所取代。從而使常規X線成像在向數字化方向發展。

1.CR成像系統
  CR成像系統推出已有十幾年的歷史了,隨著閱讀器的不斷改進和IP板的影像分辨率不斷提高以及CR成像系統的價格降低,加之用CR成像系統不需對原有X線發生器和攝影床作任何改動,所以,大多數放射界已接受,且被廣泛應用于常規X線攝影。

CR成像系統的主要改進和提高有:

  IP板方面:現均向高分辨方向發展,空間分辨率在4.0~5.0LP/mm,掃描像素10Pixel/mm, 高質量圖像可達4K,已接近X線膠片的清晰度。像FUJI、KONICA、KODAK、AGFA等主要生產廠家均能提供高分辨的IP板,尤以FUJI的為佳。另外,在提高IP板的壽命方面,也有廠家采用剛性板,在讀該板時不與傳動機械發生任何磨擦,KODAK就是采用此種方式。用柔性板的廠家也在采用各種方法提高其壽命。還有就是在提高IP板的X線轉換率,降低獲取圖像的X線劑量,從而減低被檢者的輻射劑量。

  IP板閱讀器方面:為了能掃描高分辨IP板必須采用高分辨閱讀器,再就是掃描IP板的速度,為達到以上兩方面的要求,就必須采用高速高分辨的激光掃描和放大系統與高速且性能良好的機械傳送系統,另外,還必須有高速與性能穩定的圖像處理和存儲系統。像FUJI的CR500閱讀器的處理速度為105張/小時(14×17英寸IP板)。

  軟件方面:各廠家在圖像處理軟件上下了很多功夫,主要在改善圖像質量上研發了許多適用各種部位不同組織的專用軟件,像FUJI的DRC與EDR專利軟件、KODAK的EVP專利軟件、AGFA的MUSICA與Rolfinder專利軟件。另外,為了適應中國廣泛使用,操作界面完全漢化也在日趨完善。

2. DR成像系統
  廣意的DR成像系統包括間接轉換型DR和直接轉換型DR.

  (1).間接轉換型DR系統是最近幾年開發研制出來的新的數字X線攝影系統,應用到臨床僅僅只有3?4年的時間,其發展速度非常之快。IDR成像系統的關鍵部件是獲取圖像的平板探測器,它主要由X線轉換層與非晶硅光電二極管、薄膜晶體管、信號儲存基本像素單元及信號放大與信號讀取等組成。早期的像素尺寸為143×143μm,現有127×127μm像素尺寸的平板探測器,平板探測器現在有17×17英寸的了,可以用于各種部位的普通X線數字攝影。生產這種平板探測器廠家有VARINA、GE、TRIXELL、CANON等,但在國內用得較多的是VARINA生產的。圖像處理軟件也在日趨完善。這種平板探測器已有許多廠家采用來做為普通X線數字攝影。

  (2).直接轉換型DR系統也是最近幾年開發研制出來的新的直接數字X線攝影系統,應用到臨床不到3年的時間,有很好的推廣應用價值。DR系統目前有兩種,一種為線掃描,一種為平板面成像探測器。

3. 線掃描成像探測器

  它有兩種形式,一種為多絲正比室,一種是電離室。

  從X射線管發出的圓錐扇形X射線束,經水平狹縫形成平面扇形X射線束,通過診斷人體射入水平放置的探測器窗口。機械掃描系統使X射線管、水平狹縫及探測器垂直方向作均勻的同步運動,到新位置再作一次水平探測記錄;如此重復進行,從頭到尾掃描一次就完成一幅X射線圖像的拍攝。圖像的采集與處理系統由前置放大器、A/D轉換器、緩存器、CPU等組成。整個曝光過程完成后,在計算機內存中形成了一幅640×640或1024×1024矩陣的數字圖像。

  線掃描的動態范圍與系統的探測靈敏度和密度分辨率有關,線掃描獨特的大動態范圍,當顯示器質量很高時可以觀察到120倍以上的動態對比圖像,比傳統X線機更好,可以清晰地在一次拍片中同時再現密度懸殊的軟、硬組織。

  線掃描成像技術X線被嚴格限制在很窄的縫隙中,克服了散射線造成的干擾,本底噪聲為“0”,探測靈敏度高,使原本被本底噪聲淹沒的微弱的X線也能被檢測出來,能夠分辨出面成像不能看到的人體組織更加細微的密度差別,密度分辨率高。

  由于線掃描成像需一定的掃描時間,一張14×17英寸大小的區域最快需2秒鐘,所以不能實現適時掃描,不適應心臟攝影。線掃描成像技術適合于綜合性醫院門診、大量胸部拍片、體檢的需要,代替傳統的透視機。適合于兒童的拍片、體檢、透視的需要,保護少年兒童。適合于胸部、肺部、腫瘤專科醫院。適合于對育齡婦女計劃生育的檢查。適合于婚前體檢,代替胸部透視。這種裝置目前國內已經研制生產并投入使用,其探測器為多絲正比室,北京航天中興醫療系統有限公司可提供系列產品。

  間接轉換型與直接轉換型DR,其平板面成像探測器均為多層結構,所不同的是直接轉換型DR的平板檢測器沒有熒光轉換層,它是直接將X線轉換成電信號,由二維排列的139×139μm薄膜晶體管(TFT)層上涂敷500μm厚的非晶硒,其上是介質層和表面電極層及保護層等構成。當入射的X線光子在非晶硒層激發出電子空穴對時,電子和空穴在偏置電壓下反向運動,產生電流,在TFT中形成電信號,經放大電路和控制電路采集各TFT像素單元電荷,并A/D轉換變成數字信號,送到計算機處理。

  非晶硒平板檢測器也在不斷地改進和提高,主要是像素單元再縮小,提高圖像的分辨率;提高檢測器對X線的轉換率,降低X線劑量;研發高質量的圖像處理軟件,進一步提高圖像質量。

  非晶硒平板檢測器是美國HOLOGIC公司研制和生產的(早期是DUPONT公司開發研制的),HOLOGIC公司也生產出適應臨床應用的多種直接攝影裝置。同時許多公司購買他們的平板檢測器,像KODAK及國內友通公司等。

  隨著DR系統地不斷改進和提高,產品日漸成熟,價格地降低,它們將大部分取代CR,在近10?20年內DR和CR共存,但最終CR由DR完全取代。

4. X線發生器與攝影裝置
  由于CR與DR均比傳統屏/膠結構的檢測器X線劑量要低得多,所以X線發生器向小功率方向發展,20?30KW就夠用了。攝影裝置由于DR的出現,逐步向專用化與多功能化發展。
(石明國)                                                                     --摘自中華醫學影像技術網

 
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