直接数字式X线摄影系统的原理及性能测试

    1　引　言

    直接数字式X线摄影系统,简称DR,是近几年在CR基础上发展而来的放射诊断新技术,是常规X线摄影技术的一大进步。它将普通X射线摄影直接转换为数字图 像。DR与传统X线技术成像技术相比,具有X线剂量低、密度分辨率高、图像动态范围大;在图像保存上可实现无胶片化管理,通过标准接口联网可实现影像资料 共享等优点。

    2　结　构

    DR整机结构主要由高频X线机、X线探测器、控制系统、图像工作站组成。DR工作流程可简要描述如图1。

    3　工作原理

    X线探测器可以说是DR的核心技术。根据信号采集方式主要分为两种—平板探测器方式和CCD方式。目前国内使用较多的是平板探测器。平板探测器又分为直接 平板探测器和间接平板探测器:直接平板探测器主要由非晶硒层加薄膜半导体列阵构成的平板探测器。由于非晶硒是一种光导材料,因此经X射线曝光后由于电导率 的改变就形成图像电信号;间接平板探测器主要由闪烁体或荧光体加具有光电二极管作用的非晶硅层再加TFT阵列构成的平板探测器,此类平板的碘化铯层面经X 射线曝光后,可将X射线光子转换为可见光,而后经非晶硅变为图像电信号。以非晶硒为例,DR的基本工作原理可具体表述如下:X线透过人体后,有不同程度的 衰减,剩余射线作用于平板探测器,硒层光导体按吸收X线能量的大小产生成比例的正负电荷对,在外加偏压的电场作用下,正电荷移向集电矩阵直至储存于薄膜晶 体管内电容上,每个薄膜晶体管的储存电荷量对应于入射的X光子的能量和数量,每个薄膜晶体管即一个采集影像的最小单元,即像素,每个像素内还包含一个场效 应管(TFT),它起开关作用,在控制电路的触发下像素储存电荷按顺序逐一传送到外电路中去,这就是像素信号的读出;像素信号经读出放大后被同步地转换成 14位二进制数字信号,传送到探测器控制器,重建成影像再输出;探测器控制器可进行图像预处理,如果图像达到满意要求,就按确定键,图像信号就通过网线传 递至工作站,工作站可以根据临床需要进行各种图像后处理,如窗宽、窗位调节,整图的放大和缩小及局部的放大、黑白反转,进行距离、面积和角度的测量,图像 拼接等处理;显示器上的图像可直接供医师诊断,也可进入PACS系统进行图像异地传送和远程会诊。

    4　性能测试

    4·1　影响DR影像质量的因素

    DR成像主要有四个环节:(1)X线探测器;(2)数字化过程;(3)影像处理系统;(4)图像的显示及记录。其中前两个环节由系统的固有特性决定,一般 无法人为进行调节,但可以做好日常维护和保养来延长使用寿命;后两个环节由于系统的可调性,需要定期进行检测,主要检测项目有:(1)灰阶还原能力; (2)空间分辨率与低密度分辨率;(3)影像的几何失真;(4)影像的伪影。