X光机数字化的研究进展

　　1　引　言

　　1896年,伦琴发现X射线[Nature53,274(1896)]从此打开了医学影像领域的研究。如今, X射线成像及其应用已经成为世界科学史及医学发展史上最重要的一个里程碑[1]。

　　由于传统屏片式X光机存在剂量高、不利于影像信息的处理和保存等缺点,故X光机数字化势在必行。现综合分析和比较了屏片式X光机和数字化X光机的特点后,详细介绍了两类三种X光机数字化方法:计算机X射线摄影(CR)和数字X射线摄影系统(DR),最后给出了传统屏片式X光机和数字化X光机量子探测率和MTF随空间分辨力变化的曲线,说明直接型平板探测器系统具有更好的DQE值和MTF曲线,因此具有更优越的性能和更广阔的前景。

　　2　数字化X光机的优点

　　平面X射线成像的未来发展方向是数字化的X光机技术。这种技术是对传统X光机的批判。传统的X光机照相技术的剂量有可能提高癌症的发病率,从而在妇幼保健体检中的应用中受到限制。此外,由于胶片显像使用的微粒的大小尺寸已经受到限制,而颗粒不均匀性等因素的进一步克服已经非常困难,胶片限制了图像质量的进一步提高。更重要的是,胶片在信息时代的最大障碍是不能用计算机对影像信息进行处理,不能在网上传送并以电子文档的方式永久存贮。所以,当前平面X射线成像设备的主要目标是实现全数字化,以提高X光机的各种性能。

　　目前数字化X光机的主要产品包括用平板探测器方式接收的X光机、通过荧光转化成可见光用CCD成像的X光机(DR)和用影像板的X光机(CR)两类三种。最终的目标将是平板探测器技术,但目前由于价格太贵而无法让普通的用户承受。

　　3　计算机X射线摄影系统(computed radiography,CR)

　　CR的技术方法最早是由Kodak(Luckey,1975)提出来的。1980年日本富士公司注册了影像板技术专利并于1983年展示了第一台CR影像阅读器。美国从1992年起接受了富士FCR-7000型和AC-1型CR系统。柯达公司的第一个CR系统也于1992年安装,爱克发公司1994年推出ADC70型CR系统。1998年以设计和生产激光X射线照片数字化仪著称的美国Lumisys公司推出了ACR-2000型CR系统。其工作原理和系统组成如图1所示。该系统用成像板( image plate, IP)作为X射线影像载体,IP板上的像素受X射线照射后形成潜像。带有潜像的IP板放入飞点扫描试影像阅读器读取潜像。阅读器一般使用氮氖激光束扫描,当激光束扫描过每一像素后,IP板发出的可见光由光导纤维传导到光电倍增管转换成电信号并进行放大,光电管输出的模拟信号经模/数转换后成为数字信号,然后由计算机进行显示、存储和处理。使用过的IP板在强光照射下消除影像以便于重复使用[2]。由于飞点扫描式影像阅读器逐点扫描IP板上各像素点,扫描速度受激发荧光消逝时间的制约而难以提高(像素数为4k2图像的读出速度大约为64s)。为得到更高的扫描速度,可采用线扫描的方式。这需要线阵激光光源逐行扫描IP板,并使用线阵光电二极管或CCD接收激发光信号。这样突破了荧光消逝时间的限制,扫描一幅像素数为4k2图像的速度可小于10s[3]。