技術(shù)前沿：醫(yī)學(xué)平板顯示技術(shù)——數(shù)字平板探測(cè)器

1990年，美國(guó)施樂(lè)公司RobertStreet等人，首次提出PIN結(jié)構(gòu)的非晶硅(a-Si)光電二極管陣列結(jié)合二維非晶硅TFT(薄膜晶體管)陣列尋址的探測(cè)器實(shí)現(xiàn)方式，這是最早的平板探測(cè)器文獻(xiàn)記載。隨后，各大影像設(shè)備企業(yè)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了前期研究。

20世紀(jì)90年代末期，GE和鉑金埃爾默(PerkinElmer)合作、泰雷茲(Thales)、西門(mén)子、飛利浦和合作投資Trixell、萬(wàn)睿視(Varex)、及佳能(Canon)醫(yī)療等企業(yè)開(kāi)發(fā)出非晶硅平板探測(cè)器。

2010年前后，非晶硅平板技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)散，傳統(tǒng)膠片巨頭銳珂(Carestream)、富士(Fujifilm)、柯尼卡(Konica)和愛(ài)克發(fā)(Agfa)也開(kāi)發(fā)出平板探測(cè)器。

同時(shí)，韓國(guó)Viewworks、Rayence，我國(guó)的上海奕瑞、江蘇康眾也先后推出自己的非晶硅平板探測(cè)器。非晶硅因技術(shù)成熟、適應(yīng)性好、低成本等原因，成為目前最主流平板探測(cè)器。

不過(guò)，非晶硅平板在乳腺、牙科、外科等動(dòng)態(tài)成像應(yīng)用領(lǐng)域，并不是最好的選擇。于是，在乳腺領(lǐng)域，豪洛捷(Hologic)發(fā)明了非晶硒平板探測(cè)器；在牙科(CBCT)、外科(C型臂)等領(lǐng)域，Dalsa首先研制出CMOS平板探測(cè)器，我國(guó)成都善思微也已研發(fā)成功并量產(chǎn)中小尺寸的CMOS探測(cè)器。

近幾年，又出現(xiàn)了非晶硅改進(jìn)型IGZO探測(cè)器及直接轉(zhuǎn)換型光子計(jì)數(shù)探測(cè)器。至此，X射線探測(cè)器領(lǐng)域出現(xiàn)了“百花齊放”的局面。不過(guò)，與CT核心部件的“剛剛開(kāi)始”不同，國(guó)產(chǎn)X射線平板探測(cè)器已經(jīng)成功“上了牌桌”。

兩大技術(shù)方向

非晶硅/IGZO/CMOS平板探測(cè)器屬于間接成像，其原理：將X射線轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，通過(guò)感應(yīng)穿過(guò)物體X射線的強(qiáng)度，賦予圖像不同灰度的等級(jí)，使人可以觀察到圖像。

因此，間接轉(zhuǎn)換探測(cè)器的基本結(jié)構(gòu)包括：閃爍體、傳感器及讀出電路、外圍控制電路，閃爍體、傳感器是核心部分，決定了平板探測(cè)器的主要性能指標(biāo)。 ? ?

與之相對(duì)的是直接轉(zhuǎn)換，不需要閃爍體，光導(dǎo)半導(dǎo)體材料采集到X射線后，直接將X射線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。因此，直接轉(zhuǎn)換探測(cè)器的基本結(jié)構(gòu)包括：傳感器及讀出電路、外圍控制電路，傳感器(光導(dǎo)半導(dǎo)體)是核心部分。目前，以主流非晶硅、CMOS及新型IGZO為代表的間接轉(zhuǎn)換探測(cè)器是絕對(duì)的市場(chǎng)主流，占據(jù)平板探測(cè)器90%以上的市場(chǎng)份額。

間接轉(zhuǎn)換探測(cè)器

01差異較大的閃爍體

根據(jù)探測(cè)器的閃爍體材料，可分為碘化銫(CsI)平板和硫氧化釓(GdOS)平板兩種。二者成像原理基本一致，不過(guò)因探測(cè)材料不同，成本及性能有明顯差異：

1）與碘化銫不同，GdOS不需要長(zhǎng)時(shí)間蒸鍍沉積過(guò)程，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，成本較CsI低20%—30%；

2）相較于GdOS，針狀碘化銫晶體的X射線轉(zhuǎn)換效率高30%—40%，橫向光擴(kuò)散也更小，具有更高的空間分辨率。因此，碘化銫平板的DQE更高，成像更清晰。根據(jù)IHSMarkit預(yù)測(cè)，在閃爍體領(lǐng)域，憑優(yōu)異的性能，碘化銫將進(jìn)一步擠占GdOS的市場(chǎng)份額。

GdOS和CSI閃爍體差異(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))

閃爍體原材料性能和制備工藝對(duì)光轉(zhuǎn)化率、余輝、空間分辨率等性能有著至關(guān)重要的影響，其生產(chǎn)工藝門(mén)檻較高，且量產(chǎn)良率控制難度較大，大部分探測(cè)器制造商通過(guò)外購(gòu)方式獲取閃爍體，自建閃爍體生產(chǎn)線的廠家較少。 ? ?

1）在閃爍體材料方面，我國(guó)沒(méi)有硫氧化釓閃爍體材料，主要來(lái)自日本；不過(guò)，江西東鵬新材料已經(jīng)生產(chǎn)出純度高達(dá)99.999%的碘化銫晶體粉末，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立自主。

2）在閃爍體制備方面，江蘇康眾是我國(guó)最早研制出碘化銫探測(cè)器的企業(yè)，上海奕瑞是我國(guó)最早開(kāi)發(fā)出硫氧化釓探測(cè)器的廠家，二者均掌握碘化銫直接生長(zhǎng)技術(shù)，目前幾乎接近國(guó)際先進(jìn)水平。

02傳感器是核心

目前，非晶硅平板因性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，短時(shí)間內(nèi)仍是靜態(tài)平板探測(cè)器和大尺寸動(dòng)態(tài)平板探測(cè)器的主流選擇。不過(guò)從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，探測(cè)器朝著更靈敏、更低噪聲、更高幀速的方向發(fā)展，于是CMOS、IGZO等技術(shù)成為各大廠家研發(fā)的重點(diǎn)。

四大平板技術(shù)(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))

從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，四種技術(shù)并無(wú)替代關(guān)系，但布局非晶硅技術(shù)的企業(yè)較多，未來(lái)市場(chǎng)潛力巨大的在于性能更優(yōu)的IGZO和CMOS技術(shù)。因?yàn)椋琁GZO技術(shù)可以大大提高像素的響應(yīng)速度和掃描速率，主要應(yīng)用于高速、大尺寸動(dòng)態(tài)平板探測(cè)器，如DSA、動(dòng)態(tài)DR等；CMOS平板分辨率更高，主要應(yīng)用于高幀速率、中小尺寸的動(dòng)態(tài)平板探測(cè)器，如乳腺、牙科、外科、工業(yè)無(wú)損檢測(cè)等。 ? ?

基于TFT技術(shù)探測(cè)器

無(wú)論目前廣泛的非晶硅，還是未來(lái)可期的IGZO及柔性探測(cè)器，均基于TFT面板技術(shù)。根據(jù)半導(dǎo)體介質(zhì)，TFT平板探測(cè)器又分為非晶硅/IGZO兩種：

TFT平板技術(shù)邏輯(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))

非晶硅/柔性探測(cè)器

所謂非晶硅平板，是指TFT器件的溝道由非晶硅材料制成，并且非晶硅可以淀積在大面積玻璃基板襯底上，具有大面積、工藝成熟穩(wěn)定、普通放射的能譜范圍響應(yīng)好、材料穩(wěn)定可靠、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，可同時(shí)滿足靜態(tài)和動(dòng)態(tài)探測(cè)器的需求，是最主流的X射線平板探測(cè)器傳感器技術(shù)。目前，非晶硅技術(shù)已進(jìn)入紅海，幾乎所有的探測(cè)器企業(yè)都生產(chǎn)非晶硅平板，使其更像一個(gè)“日用品”，參數(shù)只是一方面，質(zhì)量和可靠性是更重要，甚至是最重要的。

非晶硅探測(cè)器(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)) ? ?

柔性探測(cè)器，是目前比較前沿的X射線探測(cè)器技術(shù)。所謂柔性探測(cè)器，是指其TFT襯底是柔性基板，即采用薄而柔軟材料（如光學(xué)透明的聚亞酰胺）代替?zhèn)鹘y(tǒng)玻璃基板，制成可形變、可彎折、不易碎裂的柔性平板，具有超窄邊框、輕便、抗沖撞、不易破損等特點(diǎn)。由于柔性基板與玻璃基板存在性能差異，柔性基板探測(cè)器技術(shù)工藝較為復(fù)雜，成本較為高昂，目前僅用于特定的場(chǎng)景，如移動(dòng)醫(yī)療。隨著柔性技術(shù)工藝不斷改善、成本持續(xù)降低，未來(lái)可拓展至更多主流應(yīng)用場(chǎng)景。目前我國(guó)的奕瑞和康眾已推出相關(guān)產(chǎn)品。

IGZO探測(cè)器

非晶硅探測(cè)器，之所以沒(méi)有“一統(tǒng)天下”，反而成為“低端平板”的代名詞，是因?yàn)槠渲旅秉c(diǎn)：電子遷移率只有0.5-1.0cm^2/VS，使其低劑量DQE差，圖像噪聲較大，分辨率較低。于是，另一種IGZO探測(cè)器誕生了，帶來(lái)了更高分辨率和更高刷新率。其實(shí)，更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f(shuō)法是OxideTFT，即氧化物TFT。之所以被稱為IGZO，即氧化銦鎵鋅，是因?yàn)镮GZO其中最成功的代表。

IGZO平板，同樣屬于TFT技術(shù)平板，只不過(guò)其控制顯示像素驅(qū)動(dòng)由TFT升級(jí)為速度更快的IGZO，這是因?yàn)镮GZO電子遷移率是非晶硅的20到50倍，因此：1）可獲得更高的像素讀出速度和幀率；2）可大大縮小縮小晶體管尺寸，增加像素密度，使圖像分辨率更高，改善低劑量DQE。 ? ?

IGZO平板，不僅繼承了非晶硅平板的所有優(yōu)勢(shì)，如易于大面積制造，低成本；還具有更高的性能，如更低噪聲、更高采集速度及更高分辨率，是理想的大尺寸高速動(dòng)態(tài)平板探測(cè)器，可廣泛應(yīng)用在DSA、DRF等X線透視設(shè)備中。在IGZO平板領(lǐng)域，萬(wàn)睿視率先將該IGZO技術(shù)引入并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，我國(guó)的奕瑞也已初步實(shí)現(xiàn)IGZO平板探測(cè)器的量產(chǎn)。

基于CMOS技術(shù)探測(cè)器

CMOS，即互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，是組成芯片的基本單元。CMOS技術(shù)聽(tīng)著很高級(jí)，其實(shí)離我們很近，幾乎所有手機(jī)的攝像頭都是基于CMOS圖像傳感器芯片，與CMOS平板異曲同工。如果說(shuō)制作TFT探測(cè)器像造電視，那么制作CMOS探測(cè)器更像造芯片。因?yàn)?，與非晶硅/IGZO探測(cè)器的玻璃襯底不同，CMOS探測(cè)器的襯底是單晶硅，其電子遷移率是1400cm^2/VS，這是制作晶圓的重要材料。

怎么非晶硅、IGZO和CMOS都提及電子遷移率，這么重要嗎？

無(wú)論何種技術(shù)，都希望電子遷移率越快越好。因此，電子遷移率高，單個(gè)晶體管就可以做得更小，使顯示像素更小，圖像空間分辨率更高。

舉個(gè)形象的栗子，如果希望在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸足夠多的煤炭到另一個(gè)城市，如果火車(chē)速度慢，就得多軌道多火車(chē)同時(shí)運(yùn)輸，顯然這樣非常占地方(空間分辨率低)；如果車(chē)速足夠快，單節(jié)小火車(chē)也能搞定(空間分辨率高)。所以，“幸好”CMOS探測(cè)器比較貴，否則就沒(méi)其他技術(shù)啥事兒了。

那為什么CMOS探測(cè)器比較貴？

非晶硅/IGZO探測(cè)器的襯底是便宜的玻璃或者塑料，而CMOS探測(cè)器的襯底是昂貴的單晶硅晶圓；基于TFT的探測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)低溫制備，而基于CMOS探測(cè)器的制備工藝溫度更高更復(fù)雜。

舉個(gè)例子，一臺(tái)65寸的液晶電視才3000多元，而一片Interi9CPU（尺寸：37.5mmx37.5mm）同樣高達(dá)3000多元，一個(gè)20*20cm的CMOS平板的面積是一片i9CPU的1000多倍。所以，CMOS平板探測(cè)器比較貴，不過(guò)大家都知道貴有貴的好。 ? ?

所謂CMOS平板探測(cè)器，是指在一塊晶圓上集成光電二極管、尋址電路，以及更重要的放大器(這是與非晶硅/IGZO探測(cè)器的最大區(qū)別)，將信號(hào)放大后再傳輸?shù)酵饷?。因此，具有明顯優(yōu)于非晶硅探測(cè)器的低劑量DQE和更高的采集速度。

由于單晶硅的電子遷移速率更快，可以在光電二極管旁邊增加放大器電路，將信號(hào)放大后再傳輸?shù)酵饷妫@是CMOS平板與非晶硅或IGZO平板的最大區(qū)別。因此，CMOS探測(cè)器具有明顯優(yōu)于非晶硅/IGZO探測(cè)器的高分辨率、高采集速度、高低劑量DQE。

三種探測(cè)器參數(shù)對(duì)比(原創(chuàng))

不過(guò)，半導(dǎo)體晶圓尺寸限制，CMOS平板廣泛應(yīng)用的是8寸晶圓，平板尺寸普遍為13*13cm和15*12cm，也可進(jìn)行拼接，不過(guò)工藝較為復(fù)雜。CMOS平板在中小尺寸動(dòng)態(tài)X線設(shè)備應(yīng)用上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，如牙科CBCT、外科C型臂、乳腺機(jī)。

在CMOS平板領(lǐng)域，Dalsa和萬(wàn)睿視是目前全球最大的兩家CMOS探測(cè)器制造商，我國(guó)的成都善思微和上海奕瑞掌握該技術(shù)并具備量產(chǎn)能力，江蘇康眾也在研發(fā)中。其中，成都善思微研制了第一款國(guó)產(chǎn)CMOS平板探測(cè)器并已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。成都善思微，北京納米維景分拆成立的探測(cè)器企業(yè)，曾參與靜態(tài)CT專用探測(cè)器芯片及部件的研發(fā)，是一家專注于固態(tài)成像芯片及探測(cè)器模組的高科技企業(yè)，主營(yíng)業(yè)務(wù)包括CMOS平板探測(cè)器、CT探測(cè)器、光子計(jì)數(shù)探測(cè)器等。目前，其CMOS平板探測(cè)器是我國(guó)最領(lǐng)先的，幾乎所有的國(guó)產(chǎn)牙科CBCT廠家都注冊(cè)了其產(chǎn)品。 ? ?

直接轉(zhuǎn)換探測(cè)器

相較于間接轉(zhuǎn)換型X射線探測(cè)器，直接轉(zhuǎn)換型X射線探測(cè)器不需要通過(guò)閃爍體將X線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，而是在X射線輻照到傳感器材料時(shí)產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，因不產(chǎn)生可見(jiàn)光，沒(méi)有光橫向擴(kuò)散影響，具有更高的空間分辨率。其傳感器材料具有較高的原子序數(shù)、較大的X射線吸收系數(shù)和較高的載流子遷移率；且只需要毫米級(jí)厚度就能基本完全吸收百千伏級(jí)的X射線，沒(méi)有任何的延遲或殘影。

直接和間接轉(zhuǎn)換對(duì)比(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))

目前，直接轉(zhuǎn)換型X射線探測(cè)器主要包括兩種：以非晶硒材料為代表的能量積分型探測(cè)器，以碲化鎘(CdTe)、碲鋅鎘(CZT)、單晶硅(Si)為代表的光子計(jì)數(shù)探測(cè)器。

非晶硒探測(cè)器

非晶硒技術(shù)為Hologic獨(dú)有技術(shù)，還在專利保護(hù)期。與非晶硅平板類(lèi)似，非晶硒平板同樣是基于TFT技術(shù)制成。歷史上，曾有著名的非晶硅和非晶硒之戰(zhàn)。其結(jié)果是，非晶硅探測(cè)器成為了市場(chǎng)主流。之所以非晶硒平板成為“冷門(mén)”，是因?yàn)椋?? ?

1）硒元素對(duì)X射線的吸收性能差，受熱結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致性能衰減，需要進(jìn)一步提高工藝穩(wěn)定性；

2）非晶硒探測(cè)器啟動(dòng)偏壓電場(chǎng)高達(dá)數(shù)千伏，會(huì)對(duì)TFT開(kāi)關(guān)造成不可逆的損傷，使得非晶硒探測(cè)器的使用壽命不長(zhǎng)；

3）非晶硒平板對(duì)于溫度非常敏感，使用條件也受到了一定限制；

4）非晶硒薄膜做不厚，不太適合高能X射線的探測(cè)。

乳腺檢查非晶硒技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))目前，在乳腺X射線成像領(lǐng)域，非晶硒幾乎是“王者”，高端乳腺機(jī)基本均采用非晶硒平板；不過(guò)因?yàn)閮r(jià)格原因，也有大量主打早期篩查的高性價(jià)比乳腺機(jī)采用非晶硅平板。此外，在乳腺斷層成像領(lǐng)域，憑借高幀速、高分辨率、高低劑量DQE等性能，CMOS平板成為乳腺TOMO/DBT的更好選擇。

光子計(jì)數(shù)探測(cè)器

光子計(jì)數(shù)探測(cè)器(PhotoCountingDetector)，源于高能物理的直接X(jué)光轉(zhuǎn)換技術(shù)，公認(rèn)的下一代X射線成像技術(shù)。與其他基于閃爍體的探測(cè)器不同，光子計(jì)數(shù)探測(cè)器基于半導(dǎo)體材料，其原理是通過(guò)設(shè)置閾值把信號(hào)幅度超過(guò)閾值的光子從低于閾值的暗噪聲中提取出來(lái)，可以消除暗電流導(dǎo)致的假計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的零噪聲；因直接成像避免閃爍體造成的光散射，能實(shí)現(xiàn)更高的高空間分辨率和密度分辨率。此外，相比于積分型探測(cè)器的單色成像，光子計(jì)數(shù)探測(cè)器能實(shí)現(xiàn)射線多能譜采樣點(diǎn)的多色成像，從而具備物質(zhì)分辨能力，未來(lái)X射線成像將逐步從2D、3D發(fā)展到4D，從黑白發(fā)展到彩色。 ? ?

光子技術(shù)探測(cè)器物質(zhì)識(shí)別能力(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))

CdTe/CZT一直被公認(rèn)為是很有前途的用于硬X射線吸收的半導(dǎo)體材料，能夠有效地吸收10—140keV范圍內(nèi)的X射線，即使在室溫下也能提供良好的能量分辨率。

目前，GPS、萬(wàn)睿視及佳能企業(yè)正致力于光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的研發(fā)及布局，研制線陣探測(cè)器或小尺寸面陣探測(cè)器，并應(yīng)用在CT、核醫(yī)學(xué)、乳腺成像、血管成像等領(lǐng)域。如萬(wàn)睿視旗下DirectConversion（DC）是目前全球最大的CdTe探測(cè)器制造商，其XC-Hydra系列是世界上第一個(gè)使用直接轉(zhuǎn)換技術(shù)的商業(yè)化光子計(jì)數(shù)探測(cè)器。

2017年5月，科技部發(fā)布《“十三五”醫(yī)療器械科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，指出：積極發(fā)展探測(cè)器新型閃爍晶體制備技術(shù)，開(kāi)發(fā)基于光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的血管減影造影X射線機(jī)，爭(zhēng)取在光子計(jì)數(shù)低劑量成像方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 ? ?

目前，西北工業(yè)大學(xué)介萬(wàn)奇教授團(tuán)隊(duì)已開(kāi)發(fā)出高性能探測(cè)器級(jí)CZT晶體及高效率、低成本單晶制備技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備，一舉打破國(guó)外封鎖，并將綜合成本降低50%以上。所生長(zhǎng)的CZT晶體性能已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并被應(yīng)用在核醫(yī)學(xué)成像、安檢和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。

此外，深圳幀觀德芯基于單晶硅實(shí)現(xiàn)面陣光子計(jì)數(shù)探測(cè)器量產(chǎn)，極大降低光子計(jì)數(shù)探測(cè)器成本，并應(yīng)用在自家乳腺機(jī)；成都善思微也致力于光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的研發(fā)，其創(chuàng)始人及團(tuán)隊(duì)也曾參與多個(gè)早期光子計(jì)數(shù)芯片及探測(cè)器科研項(xiàng)目。

行業(yè)對(duì)比

CCD傳感器+影像增強(qiáng)器，作為曾經(jīng)非常成功的探測(cè)器技術(shù)，目前仍活躍于外科C型臂中，但本文并沒(méi)有涉及，是因?yàn)樘├灼澮淹．a(chǎn)影像增強(qiáng)器，僅剩佳能還在堅(jiān)持，影增C形臂退出市場(chǎng)，平板C形臂成為主流是大勢(shì)所趨。綜合來(lái)看，非晶硅、IGZO、CMOS、柔性基板、非晶硒等五種技術(shù)適合于不同的應(yīng)用場(chǎng)景：

1）非晶硅探測(cè)器，因具有出色的成本優(yōu)勢(shì)，短時(shí)間內(nèi)仍會(huì)是平板探測(cè)器的主流技術(shù)平臺(tái)。

2）IGZO探測(cè)器，因采集時(shí)間短，信噪比高等特點(diǎn)，在動(dòng)態(tài)平板上有很大優(yōu)勢(shì)。未來(lái)隨著技術(shù)更趨成熟，IGZO全面替代非晶硅(至少在動(dòng)態(tài)平板領(lǐng)域)，應(yīng)該是大勢(shì)所趨。

3）CMOS探測(cè)器，雖然主要應(yīng)用在中小尺寸動(dòng)態(tài)成像領(lǐng)域，但因其高分辨率、高幀速率和低劑量性能，在牙科、乳腺、外科及介入等場(chǎng)合，CMOS平板也是主流技術(shù)平臺(tái)。

4）柔性基板探測(cè)器，具有超窄邊框、輕便、抗沖撞、不易破損等特點(diǎn)。不過(guò)目前成本較高，隨著工藝不斷改善，未來(lái)在部分特殊應(yīng)用場(chǎng)景將取代傳統(tǒng)的非晶硅探測(cè)器。

5）非晶硒探測(cè)器，因?yàn)楦叩男阅芎统杀?，非晶硒在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍會(huì)繼續(xù)“統(tǒng)治”中高端乳腺機(jī)，直到光子計(jì)數(shù)探測(cè)器普及。 ? ?

不同類(lèi)型探測(cè)器對(duì)比

盡管已有若干基于光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的設(shè)備，如GPS的光子計(jì)數(shù)CT原型機(jī)，AB-CT的乳腺CT。不過(guò)因CdTe/CZT晶體價(jià)格過(guò)于昂貴，極大限制了其在醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域的應(yīng)用及推廣；此外，受限于這種特殊材料晶圓尺寸及制造工藝的良品率限制，單個(gè)光子計(jì)數(shù)探測(cè)器模組一般小于20mm，難以滿足醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域?qū)θ梭w組織的成像需求，目前只能通過(guò)陣列拼接方式構(gòu)成大面積探測(cè)器。

目前，存在一些亟待解決的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題：

1）高質(zhì)量、低成本的CdTe/CZT晶體生長(zhǎng)技術(shù)；

2）大尺寸CZT探測(cè)器的設(shè)計(jì)與制備；

3）基于光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的整機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用算法的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

毫無(wú)疑問(wèn)，光子計(jì)數(shù)探測(cè)器是綜合性能最優(yōu)的一種X射線探測(cè)器，具有非常大的應(yīng)用潛力，國(guó)內(nèi)外都在積極探索，讓我們拭目以待。

國(guó)產(chǎn)還“卡”在哪里？

2015年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》，提出：到2025年，影像設(shè)備等高性能診療設(shè)備70%的核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料實(shí)現(xiàn)自主保障。其中，數(shù)字化X射線平板探測(cè)器正屬于“中國(guó)制造2025”重點(diǎn)發(fā)展的高科技、高性能醫(yī)療和工業(yè)的核心部件。如今，我國(guó)出現(xiàn)了上海奕瑞、江蘇康眾、成都善思微、上海品臻、上海煜影等一批專注于平板探測(cè)器的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高科技企業(yè)；此外，萬(wàn)東、深圖、安健、幀觀德芯等整機(jī)企業(yè)也基本實(shí)現(xiàn)平板探測(cè)器的自產(chǎn)自用。那么，從平板探測(cè)器角度，國(guó)產(chǎn)與國(guó)際大廠還有哪些差距？帶著這個(gè)問(wèn)題，筆者有幸采訪了CMOS和光子計(jì)數(shù)探測(cè)器領(lǐng)域的專家： ? ?

1）從關(guān)鍵零部件角度，在非晶硅領(lǐng)域，目前還有些芯片沒(méi)法國(guó)產(chǎn)；在CMOS領(lǐng)域，晶圓目前仍靠國(guó)外流片，一些通用的ADC、FPGA芯片也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)；

2）從平板性能角度，目前，國(guó)產(chǎn)靜態(tài)平板探測(cè)器與進(jìn)口相差無(wú)幾，但動(dòng)態(tài)非晶硅和CMOS平板還會(huì)有些差距。其實(shí)，我們有信心在性能上做到同等水平，但可能?chē)?guó)內(nèi)客戶還抱懷疑態(tài)度；

3）從綜合實(shí)力角度，國(guó)際大廠在平板探測(cè)器領(lǐng)域的深耕已久，目前來(lái)說(shuō)還是非常有優(yōu)勢(shì)的，更多的差距是體現(xiàn)在產(chǎn)品品質(zhì)、可靠性、及供應(yīng)鏈等多維度的綜合實(shí)力上，國(guó)產(chǎn)還在努力縮小差距。經(jīng)過(guò)數(shù)十年發(fā)展，國(guó)產(chǎn)DR憑借高性價(jià)比占據(jù)國(guó)內(nèi)近70%的市場(chǎng)份額，已呈燎原之勢(shì)。這離不開(kāi)國(guó)產(chǎn)整機(jī)廠商的努力，更離不開(kāi)國(guó)產(chǎn)探測(cè)器的崛起。

數(shù)字平板探測(cè)器的原理與應(yīng)用

1．電荷耦合器

從概念上講，基于電荷耦合器（charge-coupleddevice，CCD）技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影（DR）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。CCD傳感器對(duì)覆蓋熒光體層所產(chǎn)生的可見(jiàn)光輸出進(jìn)行成像。當(dāng)前所有應(yīng)用CCD技術(shù)的DR系統(tǒng)都是間接轉(zhuǎn)換形式。

由于臨床熒光體成像區(qū)域與當(dāng)前可用的CCD有效區(qū)域之間存在物理尺寸的差異，必須使用包括反射鏡、透鏡或光纖組件的不同技術(shù)，使得熒光體輸出影像的尺寸縮小到CCD的成像區(qū)域。這種縮小效應(yīng)的一個(gè)主要問(wèn)題是對(duì)熒光體可見(jiàn)光采集效率偏低（可能<0.1%），從而引起所謂的成像鏈中二次量子降低，尤其是對(duì)于透鏡耦合式的CCD探測(cè)器。這種不可避免的局限性導(dǎo)致了影像質(zhì)量的下降。在臨床相關(guān)條件下的量化測(cè)試顯示，這些系統(tǒng)的性能低于傳統(tǒng)的屏/片系統(tǒng)和CR系統(tǒng)。此外，影像縮小光學(xué)系統(tǒng)需要一定的物理空間，從而增加探測(cè)器外殼的厚度。當(dāng)使用這些探測(cè)器對(duì)現(xiàn)存系統(tǒng)進(jìn)行改型時(shí)會(huì)存在問(wèn)題。 ? ?

CCD對(duì)X線敏感，故產(chǎn)品要避免輻射損傷。CCD的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是需要冷卻以減少噪聲。故有可能發(fā)生水污染和停機(jī)故障。

CCD已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種數(shù)字探測(cè)器類(lèi)型。一般尺寸較小，CCD廣泛用于視頻圖像的采集。由于尺寸小，使得它難以顯示較大面積的臨床圖像。

為了改善CCD小成像區(qū)域引起的性能局限，開(kāi)發(fā)了使用多個(gè)CCD的系統(tǒng)。一種商品化的產(chǎn)品類(lèi)型采用四個(gè)高性能的CCD與四個(gè)高質(zhì)量的透鏡排列相組合，對(duì)輸入熒光體的四個(gè)重疊象限進(jìn)行信號(hào)采集。

2．非晶硅平板探測(cè)器

最早的數(shù)字乳腺攝影系統(tǒng)使用的是間接轉(zhuǎn)換探測(cè)器。非晶硅平板探測(cè)器屬于間接轉(zhuǎn)換型平板探測(cè)器，它主要分為兩類(lèi)：碘化銫+非晶硅、熒光體（硫氧化釓/鋱）+非晶硅。由于熒光的散射效應(yīng)在Gd2O2S熒光體上更為明顯，而碘化銫晶體具有的柱狀結(jié)構(gòu)可有效降低散射，因此，目前常見(jiàn)的非晶硅平板探測(cè)器多為碘化銫+非晶硅型。

（1）非晶硅探測(cè)器的工作原理

碘化銫([CsI(Tl)])閃爍晶體受到X線照射后，將入射的X線光子轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光?？梢?jiàn)光激發(fā)碘化銫層下方的非晶硅光電二極管陣列，使光電二極管產(chǎn)生電流，從而將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在光電二極管自身的電容上形成儲(chǔ)存電荷。 ? ?

每一像素電荷量的變化與入射X線的強(qiáng)弱成正比，同時(shí)，讀出陣列還將空間上連續(xù)的X線圖像轉(zhuǎn)換為一定數(shù)量的行和列構(gòu)成的總陣列圖像。點(diǎn)陣的密度決定了圖像的空間分辨率。在中央時(shí)序控制器的統(tǒng)一控制下，居于行方向的行驅(qū)動(dòng)電路與居于列方向的讀取電路將電荷信號(hào)逐行取出，量化為數(shù)字信號(hào)。獲取的數(shù)字信號(hào)經(jīng)通信接口電路傳至圖像處理器，從而形成X線數(shù)字圖像。

（2）碘化銫的特點(diǎn)

使用碘化銫層和光電二極管的非晶硅平板探測(cè)器中，碘化銫層不同于其它閃爍體，它的晶體直接生長(zhǎng)在基板上。這種生長(zhǎng)方式使得閃爍體與平板能達(dá)到比較理想的結(jié)合（圖4-20）。碘化銫針狀結(jié)構(gòu)的通道，使吸收的X線直接到達(dá)探測(cè)器表面，比傳統(tǒng)的閃爍體明顯減少了X線的偽影。因此，在碘化銫探測(cè)器上，X線吸收和偽影之間的折衷相比于傳統(tǒng)的閃爍體已幾乎不是問(wèn)題。

另外，碘化銫能很好地吸收X線，并且在數(shù)字圖像產(chǎn)生之前瞬間產(chǎn)生光學(xué)圖像，這種方式被稱為間接轉(zhuǎn)換。

碘化銫/非晶硅平板探測(cè)器的X線探測(cè)、圖像采集和讀出都是相互獨(dú)立的過(guò)程。因此，探測(cè)器元素可以獨(dú)立地優(yōu)化而不影響整個(gè)探測(cè)器的性能。例如，碘化銫層可以做得很厚，用來(lái)保證最大的X線吸收；光電二極管轉(zhuǎn)換可以設(shè)計(jì)得很薄，使暗電流和圖像持留時(shí)間減少。 ? ?

（3）碘化銫/非晶硅平板探測(cè)器的分辨率

各種數(shù)字平板探測(cè)器的圖像質(zhì)量可以通過(guò)DQE來(lái)衡量。因?yàn)椋珼QE綜合了圖像MTF、噪聲和對(duì)比度的諸多因素。人們對(duì)數(shù)字成像系統(tǒng)中哪一種是最適宜的像素大小，目前的意見(jiàn)還不一致。

如果像素太小，電子噪聲會(huì)降低圖像質(zhì)量；如果像素太大，分辨率的降低同樣造成圖像質(zhì)量下降。這表明乳腺成像必須需要選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)南袼卮笮?。像素的大小同時(shí)還會(huì)影響到圖像的存儲(chǔ)、傳輸時(shí)間、圖像顯示和存檔。

與屏/片系統(tǒng)相似，熒光散射會(huì)影響圖像質(zhì)量，而且在空間分辨率和輻射敏感度之間有性能折衷。當(dāng)閃爍體制作得較厚時(shí)，光傳播增加，可導(dǎo)致分辨率降低。由于其針狀（或稱柱狀）結(jié)構(gòu)，CsI（Tl）碘化銫不會(huì)像其它屏那樣產(chǎn)生太多光散射。然而，分辨率和敏感度之間的折衷依然存在。

間接轉(zhuǎn)換數(shù)字探測(cè)器的閃爍體放置比屏/片系統(tǒng)的問(wèn)題更多。對(duì)于屏/片系統(tǒng)而言，更多的X線是在靠近增感屏熒光體層的入射面被吸收，而不是在射出面被吸收。光電二極管/晶體管陣列不能透射X線。所以，該陣列需放置在閃爍體的射出表面上。與屏/片系統(tǒng)相比，這可會(huì)導(dǎo)致空間分辨率的下降。

非晶硒平板探測(cè)器

直接轉(zhuǎn)換探測(cè)器使用了光電導(dǎo)材料，能將所吸收的光子轉(zhuǎn)換成電荷，典型材料為非晶硒（a-Se）。非晶體硒本身具有很好的固有空間分辨力，透過(guò)被照體的X線照射到平板探測(cè)器的非晶硒層時(shí)，由于非晶硒的導(dǎo)電特性被激發(fā)出電子-空穴對(duì)，即一對(duì)正負(fù)電子。該電子-空穴對(duì)在外加偏置電壓形成的電場(chǎng)作用下被分離并反向運(yùn)動(dòng)，負(fù)電子跑向偏壓的正極，正電子跑向偏壓的負(fù)極，于是形成電流。電流的大小與入射X線光子的數(shù)量成正比，這些電流信號(hào)被存儲(chǔ)在薄膜晶體管（thinfilmtransistor，TFT）的極間電容上。由于電子和空穴是沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)的。所以，它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有橫向電荷散布。這產(chǎn)生了一種異常狹窄的點(diǎn)擴(kuò)散響應(yīng)約1μm。 ? ?

每個(gè)薄膜晶體管（TFT）形成一個(gè)采集圖像的最小單元，即像素。每個(gè)像素區(qū)內(nèi)有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，在讀出該像素單元電信號(hào)時(shí)起開(kāi)關(guān)作用。在讀出控制信號(hào)的控制下，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，把存儲(chǔ)于電容內(nèi)的像素信號(hào)逐一按順序讀出、放大，送到A／D轉(zhuǎn)換器，從而將對(duì)應(yīng)的像素電荷轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信號(hào)。信號(hào)讀出后，掃描電路自動(dòng)清除硒層中的潛影和電容存儲(chǔ)的電荷，為下一次的曝光和轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備。

當(dāng)非晶硒被X線撞擊以后，產(chǎn)生的光子和電子空穴對(duì)在外加電場(chǎng)的作用下直接到達(dá)光電導(dǎo)體的表面，由于強(qiáng)大的電場(chǎng)以及采用了減少電荷運(yùn)動(dòng)的措施，幾乎沒(méi)有信號(hào)丟失。數(shù)字讀出設(shè)備和碘化銫/非晶硅系統(tǒng)的相似，只是用電極取代了光電二極管。其填充因子的效果遠(yuǎn)高于幾何學(xué)填充因子（像素的電極部分），甚至接近100％。像素尺寸可達(dá)100μm×100μm以下，卻沒(méi)有減少有效填充因子的麻煩。

非晶硒平板探測(cè)器的非晶硒層直接將X線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，平板探測(cè)器收集電子信號(hào)并讀出得到圖像。這種探測(cè)器也被稱作“直接”探測(cè)器，因?yàn)榉蔷鴮又苯訉線轉(zhuǎn)變成數(shù)字圖像信號(hào)而不是可見(jiàn)光圖像。探測(cè)器兩側(cè)添加的2500伏特的電壓可減少X線散射帶來(lái)的模糊。因?yàn)樵陔姾沙溆^(guò)程中很少有偽影，非晶硒層可變得很厚。但是，太厚的非晶硒會(huì)導(dǎo)致其他的偽影產(chǎn)生。

非晶硒層存在的局限性包括：吸收X線后非晶硒層產(chǎn)生的K-edgeX線，會(huì)偏離原來(lái)被吸收的位置而造成偽影。偽影的程度取決于X線被吸收前在非晶硒內(nèi)前行的距離。圖像持留時(shí)間，限制了圖像的采集速度，這對(duì)全自動(dòng)曝光技術(shù)帶來(lái)了負(fù)面效應(yīng)。 ? ?

探測(cè)器的設(shè)計(jì)必須在X線捕獲和電子信號(hào)產(chǎn)生之間折衷。例如，為了增加X(jué)線吸收而增加非晶硒的厚度，這樣就需要提高探測(cè)器兩側(cè)的電壓來(lái)維持信號(hào)水平。同樣的道理，帶來(lái)更好X線吸收的厚非晶硒層設(shè)計(jì)與低持留時(shí)間和低暗電流要求的薄層設(shè)計(jì)相沖突。

探測(cè)器的主要性能指標(biāo)

（1）調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）

調(diào)制傳遞函數(shù)（modulation transfer function，MTF）和探測(cè)量子效率（detective quantum efficiency，DQE）為成像性能提供了定量測(cè)量方法。MTF可測(cè)量空間分辨率，而DQE則是信噪比、對(duì)比分辨率和劑量效率的測(cè)量單位。通過(guò)查看相應(yīng)的MTF和DQE曲線可以最好地反映成像系統(tǒng)的特點(diǎn)。然而，這不能用一個(gè)數(shù)字以單次空間頻率適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行描述?？梢杂眠@些測(cè)量法去確定系統(tǒng)在一個(gè)空間頻率范圍內(nèi)獲取信息的好壞程度。

調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）是在一個(gè)空間頻率范圍內(nèi)信號(hào)傳遞的度量標(biāo)準(zhǔn)，并且可對(duì)空間分辨率進(jìn)行量化。任何系統(tǒng)的分辨率極限都是通過(guò)其像素尺寸加以確定的。例如，一個(gè)100μm像素的系統(tǒng)不能充分解析5lp/mm以上的空間頻率。間接轉(zhuǎn)換法可以使光散射數(shù)個(gè)像素，這進(jìn)一步限制了系統(tǒng)的有效分辨率。

直接轉(zhuǎn)換系統(tǒng)不受這一限制。直接轉(zhuǎn)換硒探測(cè)器的MTF優(yōu)于屏/片和間接轉(zhuǎn)換探測(cè)器的MTF。直接轉(zhuǎn)換硒探測(cè)器的內(nèi)在空間分辨率比那些使用間接轉(zhuǎn)換閃爍體的探測(cè)器的內(nèi)在空間分辨率要高。當(dāng)間接轉(zhuǎn)換探測(cè)器的MTF在較高空間頻率上顯著降低時(shí)，直接轉(zhuǎn)換硒探測(cè)器的MTF可在一個(gè)更大的空間頻率范圍內(nèi)保持高水平。利用硒材料，通過(guò)光導(dǎo)元件的電荷不會(huì)有橫向運(yùn)動(dòng)，而且其MTF與硒的厚度無(wú)關(guān)。因此，硒探測(cè)器在采集X線并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)方面效率頗高。

（2）量子檢出效率（DQE）

在高空間頻率條件下，即使有較高的MTF，小物體也會(huì)消失在系統(tǒng)的噪聲中（。解決這一問(wèn)題的方法是通過(guò)信號(hào)增強(qiáng)和噪聲減弱來(lái)增強(qiáng)細(xì)微結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)度。 ? ?

量子檢出效率（DQE）度量的與空間頻率成函數(shù)關(guān)系系統(tǒng)信噪傳輸，而且可以很好的衡量劑量效率。DQE受幾個(gè)因素的影響，包括X線吸收量、信號(hào)曲線（由MTF測(cè)量）的幅度或強(qiáng)度以及噪聲。

量子檢出效率（DQE）是綜合評(píng)價(jià)數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。圖4-23顯示數(shù)字平板探測(cè)器的DQE明顯高于屏/片、CR系統(tǒng)。宏觀來(lái)講，DQE與影像質(zhì)量成正比，與輻射劑量成反比。也就是說(shuō)，當(dāng)劑量相同時(shí)，影像質(zhì)量?jī)?yōu)化；在相同的影像質(zhì)量下，輻射劑量可以減半。

（3）動(dòng)態(tài)范圍

屏/片系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍是有限的，數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)提高了被照體成像對(duì)動(dòng)態(tài)范圍改善的需要。數(shù)字探測(cè)器可提供大為改善的動(dòng)態(tài)性能。對(duì)于沒(méi)有固有探測(cè)器噪聲的理想探測(cè)器而言，在典型的乳腺攝影圖像上，3100灰度水平是可以辨別的。這樣，可以提供至少14位動(dòng)態(tài)范圍的系統(tǒng)不會(huì)使下層的信息降質(zhì)。數(shù)字X線影像在不同的曝光條件和被照體厚度的條件下具有一致的品質(zhì)。動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)大就意味著可以檢測(cè)和記錄下更多的影像信息。

DQE量子檢出效率

量子檢出效率（detectivequantumefficiency）描述了與空間頻率相關(guān)的信息探測(cè)效率，它依賴于熒光屏的量子檢出效率和形成最終影像中每一步的噪聲。包括電子數(shù)、潛影激勵(lì)和發(fā)射過(guò)程噪聲、電子信號(hào)的轉(zhuǎn)換噪聲、與數(shù)字化相關(guān)的噪聲、最終輸出影像顯示時(shí)的噪聲。

DQE是平板探測(cè)器眾多參數(shù)中最重要的一個(gè)，也是最難理解的一個(gè)。這個(gè)參數(shù)涉及了空間分辨率、圖像信噪比和射線信噪比，而噪聲又涉及了前面說(shuō)到的電子噪聲，還有量子噪聲。比較復(fù)雜，以后再詳細(xì)展開(kāi)吧。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，在給定劑量下，給定分辨率下，DQE越高，說(shuō)明了探測(cè)器對(duì)X射線的檢測(cè)效率越高。這里所說(shuō)的劑量是探測(cè)器接受到的劑量，分辨率常用0線對(duì)。 ? ?

DQE高，那么圖像的噪聲就少，信號(hào)更強(qiáng)，圖像層次就更多，細(xì)節(jié)更豐富。

由于DQE和劑量大小的關(guān)系非常大，因此評(píng)價(jià)平板探測(cè)器性能時(shí)一般不單純比較DQE數(shù)值，而是比較“劑量-DQE”曲線。圖7是不同探測(cè)器，0線對(duì)下不同劑量的DQE比較。

在劑量比較低時(shí)，CMOS平板探測(cè)器的DQE更高；而劑量特別高時(shí)，非晶硅平板探測(cè)器的DQE更高。圖中兩條DQE曲線交點(diǎn)差不多位于YYT0744標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的C形臂探測(cè)器最大允許劑量處。也就是說(shuō)，CMOS在移動(dòng)C形臂透視劑量范圍下，其DQE比非晶硅探測(cè)器DQE高。

很多非晶硅平板Ｃ形臂廠家在競(jìng)標(biāo)時(shí)，經(jīng)常寫(xiě)探測(cè)器DQE高，殊不知，在移動(dòng)Ｃ形臂的劑量范圍內(nèi)卻是不成立的。在移動(dòng)C形臂中，由于劑量低，碘化銫后的可見(jiàn)光非常弱，平板探測(cè)器的成像就像用相機(jī)在夜晚拍照一樣。CMOS探測(cè)器像微光相機(jī)，而非晶硅探測(cè)器像普通相機(jī)。普通相機(jī)在陽(yáng)光下拍照效果非常好，在微弱的星光下拍照效果就比較差了；而微光相機(jī)在夜晚微弱星光下拍攝效果非常好，在強(qiáng)烈的陽(yáng)光下拍照就會(huì)沒(méi)有普通相機(jī)好了。 ? ?

穿過(guò)患者的典型x線能譜在80KVp時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)分辨率熒光板的DQE約等于0.25，高分辨率的熒光板的DQE約為0.13。

什么是DQE？

DQE（DetectiveQuantumEfficiency）：中文是量子檢測(cè)效率，是指成像系統(tǒng)中輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比，可以解釋為成像系統(tǒng)中有效量子的利用率，在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備領(lǐng)域里，DQE是衡量平板探測(cè)器效率性能的重要參數(shù)之一。

影響DQE的因素有哪些？

DQE認(rèn)知誤區(qū)

DQE高=平板探測(cè)器性能越好X

理論上：DQE的值越高，探測(cè)器的轉(zhuǎn)化效率越好，在同樣劑量的X射線條件下，理論上所獲得的圖像質(zhì)量會(huì)越好，或者可以理解成如要獲得同等圖像質(zhì)量，理論上所需要的X-ray劑量就越少。

實(shí)際上：DQE值不是衡量平板探測(cè)器的唯一標(biāo)準(zhǔn)！

如果把“平板探測(cè)器”比喻成汽車(chē)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，那么”DQE”相當(dāng)于“燃油的轉(zhuǎn)換效率”，如一臺(tái)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，消耗一升汽油，能有80%的能量轉(zhuǎn)化成為動(dòng)力，即便它是世界上數(shù)值最高，我們也只能說(shuō)這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率高，而無(wú)法證明這汽車(chē)耗油量就一定少，一定跑得快，一定拉得多，一定坐的舒服。也就是說(shuō)“燃油轉(zhuǎn)換效率”不是評(píng)價(jià)“發(fā)動(dòng)機(jī)”性能好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn)，即：DQE值不是衡量平板探測(cè)器性能優(yōu)劣的唯一標(biāo)準(zhǔn)。 ? ?

DQE高=圖像質(zhì)量好X

實(shí)際上：DQE值和圖像質(zhì)量沒(méi)有直接關(guān)系！

圖像質(zhì)量是由高壓發(fā)生器、球管、濾線柵、電離室、影像接收系統(tǒng)（平板探測(cè)器）、圖像后處理系統(tǒng)、操作者操作規(guī)范性、房間屏蔽及設(shè)備環(huán)境控制等綜合因素決定，影像鏈各部件間達(dá)到最優(yōu)化的組合、投照操作規(guī)范、屏蔽及環(huán)境保證最佳方可得到高質(zhì)量的圖像質(zhì)量，而非由高DQE值平板探測(cè)器唯一決定，如果人為的提高DQE的值并超出合理的范圍，必定是以犧牲圖像分辨率和圖像質(zhì)量為代價(jià)。

舉例：如果把業(yè)界公認(rèn)的最好的奔馳發(fā)動(dòng)機(jī)、寶馬的變速箱、奧迪的底盤(pán)機(jī)械性組合在一起，由于彼此間未達(dá)到最佳的性能匹配，此拼裝車(chē)的綜合性能一定不如一臺(tái)經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)；同理，DQE只是影像鏈中平板探測(cè)器中的一個(gè)參數(shù)指標(biāo)，單純用DQE值來(lái)做為圖像質(zhì)量保證的衡量標(biāo)準(zhǔn)完全不切合實(shí)際。

非晶硒和非晶硅平板探測(cè)器的區(qū)別

無(wú)論是CMOS平板探測(cè)器還是非晶硅平板探測(cè)器，在基本原理上都類(lèi)似。

最重要的一個(gè)部件就是光電二極管陣列。

CMOS探測(cè)器的光電二極管陣列是以晶體硅為原料，采用CMOS工藝制作； ? ?

而非晶硅探測(cè)器是以非晶硅為原料，采用薄膜工藝(TFT)制作。

二者的最大區(qū)別是：

CMOS探測(cè)器在每個(gè)像素旁邊都有一個(gè)放大器(又叫“主動(dòng)像素”)，信號(hào)是放大后再傳輸；

非晶硅探測(cè)器的像素旁邊沒(méi)有放大器，信號(hào)是傳輸?shù)教綔y(cè)器外面后再放大。

兩種探測(cè)器的像素信號(hào)在傳輸過(guò)程中都會(huì)受到各種電子噪聲的影響，噪聲水平都差不多。

CMOS探測(cè)器的信號(hào)放大后再傳輸，因此信號(hào)電平相對(duì)于噪聲來(lái)說(shuō)高很多，也就是信噪比高；

非晶硅探測(cè)器的信號(hào)傳輸后再放大，導(dǎo)致信號(hào)和噪聲一起放大，在劑量比較低時(shí)，信號(hào)會(huì)被噪聲淹沒(méi)。

這就是非晶硅平板探測(cè)器低劑量DQE差的重要原因。

數(shù)定平板探測(cè)器的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用與評(píng)估 ? ?

在數(shù)字化攝片中，X線能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)是通過(guò)平板探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以平板探測(cè)器的特性會(huì)對(duì)DR圖像質(zhì)量產(chǎn)生比較大的影響。選擇DR必然要考慮到平板探測(cè)器的選擇。平板探測(cè)器的性能指標(biāo)會(huì)對(duì)圖像產(chǎn)生很大的影響，醫(yī)院也應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要選擇適合自己的平板探測(cè)器。DR平板探測(cè)器可以分為兩種∶非晶硒平板探測(cè)器和非晶硅平板探測(cè)器，從能量轉(zhuǎn)換的方式來(lái)看，前者屬于直接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器，后者屬于間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器。

非晶硒平板探測(cè)器主要由非晶硒層TFT構(gòu)成。入射的X射線使硒層產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在外加偏壓電場(chǎng)作用下，電子和空穴對(duì)向相反的方向移動(dòng)形成電流，電流在薄膜晶體管中形成儲(chǔ)存電荷。每一個(gè)晶體管的儲(chǔ)存電荷量對(duì)應(yīng)于入射X射線的劑量，通過(guò)讀出電路可以知道每一點(diǎn)的電荷量，進(jìn)而知道每點(diǎn)的X線劑量。由于非晶硒不產(chǎn)生可見(jiàn)光，沒(méi)有散射線的影響，因此可以獲得比較高的空間分辨率。

非晶硅平板探測(cè)器由碘化銫等閃爍晶體涂層與薄膜晶體管或電荷耦合器件或互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成它的工作過(guò)程一般分為兩步，首先閃爍晶體涂層將X線的能量轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光;其次TFT或者CCD，或CMOS將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于在這過(guò)程中可見(jiàn)光會(huì)發(fā)生散射，對(duì)空間分辨率產(chǎn)生一定的影響。雖然新工藝中將閃爍體加工成柱狀以提高對(duì)X線的利用及降低散射，但散射光對(duì)空間分辨率的影響不能完全消除。 ? ?

?不同平板探測(cè)器的比較

評(píng)價(jià)平板探測(cè)器成像質(zhì)量的性能指標(biāo)主要有兩個(gè)∶量子探測(cè)效率和空間分辨率。DQE決定了平板探測(cè)器對(duì)不同組織密度差異的分辨能力;而空間分辨率決定了對(duì)組織細(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨能力?？疾霥QE和空間分辨率可以評(píng)估平板探測(cè)器的成像能力。

（1）影響平板探測(cè)器DQE的因素

在非晶硅平板探測(cè)器中，影響DQE的因素主要有兩個(gè)方面∶閃爍體的涂層和將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)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(jiàn)光的能力，因此對(duì)DQE會(huì)產(chǎn)生影響。目前常見(jiàn)的閃爍體涂層材料有兩種∶碘化銫和硫氧化釗。碘化銫將X線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)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(cè)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。 ? ?

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

在非晶硒平板探測(cè)器中，X線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)完全依賴于非晶硒層產(chǎn)生的電子空穴對(duì)，DOE的高低取決于非晶硒層產(chǎn)生電荷能力?？偟恼f(shuō)來(lái)，CsI+TFT這種結(jié)構(gòu)的間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器的極限D(zhuǎn)QE高于a-Se直接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器的極限D(zhuǎn)QE。

（2）影響平板探測(cè)器空間分辨率的因素

在非晶硅平板探測(cè)器中，由于可見(jiàn)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(duì)散射光的控制技術(shù)?？偟恼f(shuō)來(lái)，間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器的空間分辨率不如直接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器的空間分辨率高。

在非晶硒平板探測(cè)器中，由于沒(méi)有可見(jiàn)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(gè)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。

?量子探測(cè)效率與空間分辨率的關(guān)系

對(duì)于同一種平板探測(cè)器，在不同的空間分辨率時(shí)，其DOE是變化的;極限的DQE高，不等于在任何空間分辨率時(shí)DQE都高。DQE的計(jì)算公式如下∶

? ?

S∶信號(hào)平均強(qiáng)度;

MTF∶調(diào)制傳遞函數(shù);

X∶X線曝光強(qiáng)度;

NPS∶系統(tǒng)噪聲功率譜;

C：X線量子系數(shù)

從計(jì)算公式中我們可以看到，在不同的MTF值中對(duì)應(yīng)不同的DQE，也就是說(shuō)在不同的空間分辨率時(shí)有不同的DQE。

非晶硅平板探測(cè)器的極限D(zhuǎn)QE比較高，但是隨著空間分辨率的提高，其DQE下降得較多;而非晶硒平板探測(cè)器的極限D(zhuǎn)QE不如間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器的極限D(zhuǎn)QE高，但是隨著空間分辨率的提高，其DQE下降比較平緩，在高空間分辨率時(shí)，DQE反而超過(guò)了非晶硅平板探測(cè)器。這種特性說(shuō)明非晶硅平板探測(cè)器在區(qū)分組織密度差異的能力較強(qiáng);而非晶硒平板探測(cè)器在區(qū)分細(xì)微結(jié)構(gòu)差異的能力較高。

?不同類(lèi)型的平板探測(cè)器在臨床上的應(yīng)用

由于DQE影響了圖像的對(duì)比度，空間分辨率影響圖像對(duì)細(xì)節(jié)的分辨能力。在攝片中應(yīng)根據(jù)不同的檢查部位來(lái)選擇不同類(lèi)型平板探測(cè)器的DR。對(duì)于象胸部這樣的檢查，重點(diǎn)在于觀察和區(qū)分不同組織的密度，因此對(duì)密度分辨率的要求比較高。在這種情況下，宜使用非晶硅平板探測(cè)器的DR，這樣DQE比較高，容易獲得較高對(duì)比度的圖像，更有利于診斷;對(duì)于象四肢關(guān)節(jié)、乳腺這些部位的檢查，需要對(duì)細(xì)節(jié)要有較高的顯像，對(duì)空間分辨率的要求很高，因此宜采用非晶硒平板探測(cè)器的DR，以獲得高空間分辨率的圖像。目前絕大多數(shù)廠家的數(shù)字乳腺機(jī)都采用了非晶硒平板探測(cè)器，正是由于乳腺攝片對(duì)空間分辨率要求很高，而只有非晶硒平板探測(cè)器才可能達(dá)到相應(yīng)的要求。

由此可見(jiàn)，不同類(lèi)型的平板探測(cè)器由于材料、結(jié)構(gòu)、工藝的不同而造成DQE和空間分辨率的差異。DQE影響了對(duì)組織密度差異的分辨能力;而空間分辨率影響了對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨能力。目前還沒(méi)有一款DQE和空間分辨率都做得很高的平板探測(cè)器，因此需要在兩者間做一個(gè)平衡。所以在購(gòu)買(mǎi)和使用DR時(shí)，應(yīng)該根據(jù)購(gòu)買(mǎi)DR的主要用途和具體的檢查部位去選擇和使用不同類(lèi)型平板探測(cè)器的DR，只有這樣才能拍攝出最有利于診斷的圖像。 ? ?

偽影的形成與控制

偽影

CR影像上的偽影可以產(chǎn)生于硬件（如X線系統(tǒng)、濾線柵、閱讀裝置、成像板）、軟件（比如假信號(hào)、算法）、成像體（比如擺位、運(yùn)動(dòng)等）諸多因素。

1、硬件偽影硬件偽影主要產(chǎn)生于成像板、影像閱讀儀、硬拷貝打印機(jī)或沖洗機(jī)。最普遍的是IP的暫時(shí)性缺陷，諸如灰塵、污物和幻影（擦除不完全），這些偽影可以通過(guò)對(duì)成像板的清潔和（或）擦除而容易校正。影像閱讀儀故障可以導(dǎo)致掃描線缺損和(或)影像畸變。存留在柱狀反光鏡和激光裝置的塵?？梢员憩F(xiàn)為影像的衰減偽影。

1)IP污物沾染造成的偽影：清潔方法通常使用脫脂棉紗和鏡頭清潔器。

2)IP保養(yǎng)不良造成的偽影：表現(xiàn)有散在斑點(diǎn)狀偽影，形似霉斑。這是由于IP清潔保養(yǎng)時(shí)用紗布蘸75%的酒精擦拭半年后所致，考慮為酒精作用IP以及IP擦洗后未待干燥便放入暗盒所致，這種對(duì)IP的不良影響是可逆的。在清潔IP時(shí)建議使用專門(mén)的IP清潔液，且待干燥后方可放入暗盒。

3)IP裂隙造成的偽影：柔性IP，因其在掃描過(guò)程中要被動(dòng)彎曲，久而久之形成線性裂隙，接近橈骨的透亮縫隙可能會(huì)與體外異物相混淆。這些裂隙一旦產(chǎn)生，對(duì)于IP來(lái)講將是不可逆轉(zhuǎn)的。在照片上將是線性透明影或梭性透明形，原因是裂隙部無(wú)微量二價(jià)銪離子的氟氯化鋇晶體，因此在購(gòu)買(mǎi)IP時(shí)仔細(xì)檢查，選擇柔性好，質(zhì)量高的IP，剛性IP可避免此類(lèi)偽影的出現(xiàn)。 ? ?

4)閱讀器機(jī)械故障造成的偽影：由于成像板中激發(fā)的熒光非常微弱，采集裝置需要距離成像板表面很近，當(dāng)設(shè)備振動(dòng)或采集部件故障時(shí)，就有可能造成成像板表層和熒光體層的劃傷，從而產(chǎn)生偽影。這種損傷無(wú)法恢復(fù)，只能淘汰成像板。手正位影像中拇指內(nèi)側(cè)有一白色針狀影像，疑似軟組織異物，不加被照體直接對(duì)成像板曝光后仍存在此為影像。抽出成像板檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)成像板表面有一個(gè)被機(jī)械結(jié)構(gòu)擠壓形成的壓痕。

5)IP邊角分層所致偽影：CR讀出裝置暗盒型會(huì)出現(xiàn)此類(lèi)偽影。攝影技師在對(duì)IP清洗時(shí)用指甲取出，久而久之致使IP4個(gè)角出現(xiàn)分層現(xiàn)象，增加了IP的厚度.而閱讀器內(nèi)的IP與其通道間的距離不變，所以在掃描過(guò)程中出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，然后在調(diào)一頭進(jìn)行掃描就會(huì)出現(xiàn)影像。因此在取IP時(shí)一定要小心謹(jǐn)慎，不要以為邊緣損壞無(wú)關(guān)緊要，同樣會(huì)影響整幅圖像的掃描。

6)攝影條件偏低所致的偽影：X線量子噪聲是指X線量子泊松分布的統(tǒng)計(jì)學(xué)法則隨機(jī)產(chǎn)生的空間波動(dòng)。噪聲量與X線檢測(cè)器檢測(cè)到的X線量成反比。因此相應(yīng)的入入射的X線量成反比，即入射的（檢測(cè)到的）光子劑量越大，X線量子噪聲越小。解決的方法是加大X線攝影條件，一般認(rèn)為使用感藍(lán)屏/藍(lán)片的攝影條件或稍大較妥。

7)攝影條件偏高所致的偽影：由于存儲(chǔ)熒光體對(duì)散射線的高敏感性，后散射可造成偽影。在暗盒后背部加一層鉛箔可以消除陰影。沿上腹部一側(cè)的黑線是由透過(guò)暗盒部的后散射是造成的。因此攝影技師應(yīng)該在可能的情況下校準(zhǔn)曝光野，要盡可能的使用最佳攝影條件減少后散射。

胸部CR照片有股骨重疊影，原因是在攝股骨時(shí)X線攝影條件偏高，胸片攝影條件又偏低所致的“記憶偽影”。減低記憶偽影的產(chǎn)生就要控制數(shù)字影像系統(tǒng)兩次曝光是時(shí)間延遲以及前后兩次曝光量的差異，還要著重考慮用高強(qiáng)度和長(zhǎng)時(shí)間的可見(jiàn)光擦拭過(guò)度曝光的IP。

8)紫外線、X線的散射線所致的偽影:表現(xiàn)為黑斑點(diǎn)偽影。若長(zhǎng)期存放的IP，盡量給予屏蔽，在使用前最好進(jìn)行一次強(qiáng)光擦除。 ? ?

9)成像板老化造成的偽影:

成像板壽命一般曝光次數(shù)是10000次

2、CR信息轉(zhuǎn)換偽影CR信息轉(zhuǎn)換部分主要由激光掃描器、光電倍增管和A/D轉(zhuǎn)換器組成。

1）激光掃描操作不當(dāng)產(chǎn)生的偽影:在IP掃描過(guò)程中，無(wú)意碰觸了閱讀器的前進(jìn)/暫停/反向鍵，致使IP在掃描過(guò)程中出現(xiàn)暫停，然后再繼續(xù)掃描的結(jié)果。

2）激光掃描灰層產(chǎn)生的偽影

3）輥軸緊密度不適造成的偽影

4）閱讀器擦拭未干造成的偽影

5）光電倍增管匹配偽影:為條狀偽影。此偽影屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因，無(wú)法人為消除。

6）影像讀取偽影:當(dāng)連接控制板和PMT的排線接觸不良時(shí)，由于機(jī)械裝置的輕微震動(dòng)會(huì)引起放大指令信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)，最終在圖像中產(chǎn)生信號(hào)躍遷的斷續(xù)偽影。

7）掃描裝置灰塵

3、軟件偽影

4、物體偽影:暈影和幻影。

5、照片偽影

6、其他偽影

1）激光打印偽影打印機(jī)中的多棱鏡引導(dǎo)激光橫向掃描膠片，常見(jiàn)的偽影通常是由多棱鏡上的灰塵引起的。偽影表現(xiàn)在照片上是垂直于打印機(jī)激光掃描線的一條白線。

2）洗片機(jī)產(chǎn)生的偽影

3）移動(dòng)模糊偽影

4）操作者錯(cuò)誤引起的偽影

DR圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法 ? ?

1.數(shù)字成像的客觀評(píng)價(jià)和主管評(píng)價(jià)傳統(tǒng)上對(duì)模擬成像進(jìn)行評(píng)價(jià)的指標(biāo)包括，客觀評(píng)價(jià)中的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF，反映系統(tǒng)固有空間分辨率）和噪聲功率譜（NPS，反映噪聲水平），主觀評(píng)價(jià)中的受試者操作特性曲線（ROC，代表檢出的信息量）。

MTF一直作為線性或非線性成像系統(tǒng)空間分辨率特性的度量標(biāo)準(zhǔn)。在計(jì)算預(yù)采樣MTF時(shí)，其方法有矩形波測(cè)試卡法、狹縫法、刀刃法等。

在放射數(shù)字影像中，噪聲可有以下幾個(gè)來(lái)源：初級(jí)量子噪聲，泊松過(guò)量噪聲，結(jié)構(gòu)噪聲，附加電子噪聲，混疊噪聲。

ROC曲線法早在1970年以Rossmann、Metz為首的芝加哥大學(xué)研究小組制成。作為主觀評(píng)價(jià)法既可驗(yàn)證，在進(jìn)行具體臨床實(shí)踐時(shí)應(yīng)用廣泛，既可驗(yàn)證設(shè)備的實(shí)際性能，又可評(píng)判觀察者的水平。ROC曲線解析目前已具備完整的科學(xué)理論依據(jù)，成為影像檢查技術(shù)和診斷方法對(duì)照研究的標(biāo)準(zhǔn)方法。

2.數(shù)字成像主管、客觀結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)英國(guó)放射學(xué)會(huì)ECR制定的放射學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)6級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則為：

①技術(shù)水平

②診斷水平

③診斷效果

④治療效果

⑤患者結(jié)局

⑥資源利用的最優(yōu)化（最佳利用率）最高標(biāo)準(zhǔn)。

DR圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的參數(shù)

1、探測(cè)器調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)MTF是用于衡量系統(tǒng)如實(shí)傳遞和記錄空間信息的能力。它以橫坐標(biāo)為空間頻率，計(jì)算出光線對(duì)應(yīng)于不同頻率下的振幅，沿縱坐標(biāo)繪制出相應(yīng)曲線，縱坐標(biāo)上的響應(yīng)函數(shù)的數(shù)值表達(dá)了輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的比值，故信息在100%完全重建到0%的絕對(duì)不能重建的范圍內(nèi)存在。DR系統(tǒng)是將光管發(fā)出來(lái)的光子直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，沒(méi)有中間介質(zhì)的加入和損耗，MTF性能好。DR系統(tǒng)較高的分辨率不需要病人接受較大的劑量。DR系統(tǒng)的MTF受采樣頻率的限制，它由平板探測(cè)器像素大小決定。其極限分辨率完全取決于像素的大小。另外，硒類(lèi)探測(cè)器MTF比CsI閃爍晶體探測(cè)器好。 ? ?

2、噪聲功率譜與空間分辨率響應(yīng)

探測(cè)器的噪聲主要來(lái)源于兩個(gè)方面：①探測(cè)器電子學(xué)噪聲②X線圖像量子噪聲。探測(cè)器電子學(xué)噪聲在空間分辨率范圍內(nèi)為白噪聲，通常采用噪聲的均方根值RMS來(lái)描述。

一個(gè)典型的非晶硅探測(cè)器電子學(xué)噪聲主要有以下的部分構(gòu)成，像元開(kāi)關(guān)電流噪聲，反向漏電流噪聲，量子井噪聲，讀出電路噪聲。其他造成路，列入模擬電路，ad轉(zhuǎn)換電路噪聲等。為了表示噪聲的空間頻率特性，通常用噪聲功率譜來(lái)描述。

3.量子檢出效率DQE也叫量子檢出效率，探測(cè)器的DQE被定義為輸出信噪比的平方與輸入信噪比的平方之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示，用于表征探測(cè)器對(duì)于圖像信噪比的傳遞性能。

SNR代表圖像的信噪比，表明系統(tǒng)檢測(cè)X線光子的能力，是系統(tǒng)噪聲與對(duì)比度的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。噪聲是影響DQE的主要因素。

CsI閃爍晶體平板探測(cè)器的DQE比屏片組合系統(tǒng)高2-3倍，低對(duì)比物體的檢出能力提高了45%，而劑量降低了50%-60%。

空間分辨率通常表示為每毫米最大的線對(duì)數(shù)(lp/mm)。

在數(shù)字化X射線攝影系統(tǒng)中，量子檢測(cè)效率(DQE)綜合了空間分辨率和圖像噪聲等各種因素，描述了將入射x射線轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的曝光效率，提供了在不同分辨率的情況下的測(cè)量圖像信噪比的方法。因而DQE是全面評(píng)估DR系統(tǒng)的一個(gè)最重要的參數(shù)，是衡量平板圖像質(zhì)量的金標(biāo)準(zhǔn)。 ? ?

目前市場(chǎng)上的DR產(chǎn)品極限D(zhuǎn)QE約為60%。

4、探測(cè)器尺寸常見(jiàn)的多為17X17英寸或16X16英寸或14X17英寸。

5、圖像上的空間分辨率主要有，像素尺寸和像素之間的間隔決定。胸片x線攝影，通暢為0.2mm的像素間隔(2.5lp/mm,大約一行2000個(gè)像素)。

6、動(dòng)態(tài)范圍指平板探測(cè)器所能檢出的最強(qiáng)信號(hào)和最弱信號(hào)之間的范圍?；谳^寬的動(dòng)態(tài)范圍(0.5~1300uR)，許多公司開(kāi)發(fā)出全新的組織均衡(TE)技術(shù)，通過(guò)圖像后處理使不同強(qiáng)度的信號(hào)，如(鼻骨和軟組織)能在同一幅圖像顯示，為臨床診斷提供便利。

7、ISO平板感光度表示探測(cè)器對(duì)信號(hào)的敏感度。DR系統(tǒng)的ISO最大值一般為800

ISO能顯著降低病人的受照劑量，對(duì)于經(jīng)常復(fù)診的病人和兒童具有重要意義。當(dāng)ISO等于1000時(shí)，普通病人的受照劑量為0.35dGY/cm。

8、填充因子目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的DR系統(tǒng)平板探測(cè)器的填充因子一般為65%。非晶硅平板探測(cè)器的DR系統(tǒng)其優(yōu)良特性為世人共識(shí)。從整個(gè)DR的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，整板技術(shù)，高DQE,寬動(dòng)態(tài)范圍，快速成像和低劑量必然成為未來(lái)發(fā)展方向。

9、探測(cè)器圖像獲取時(shí)間由探測(cè)器預(yù)備時(shí)間、曝光等待時(shí)間、曝光窗口、圖像讀出時(shí)間四部分構(gòu)成。實(shí)際圖像獲取時(shí)間為5-6秒。

審核編輯：黃飛

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