DR平板探測(cè)器常識(shí)——非晶硒和非晶硅平板探測(cè)器的區(qū)別

DR平板探測(cè)器常識(shí)——非晶硒和非晶硅平板探測(cè)器的區(qū)別

    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*消除。

 一、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：碘化銫和硫氧化釓。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)*依賴于非晶硒層產(chǎn)生的電子空穴對(duì)，DQE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。

二、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DQE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：

DQE=S2×MFT2/NSP×X×C 

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。 

三、不同類型的平板探測(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)選擇不同類型平板探測(cè)器的DR。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型平板探測(cè)器的DR，只有這樣才能拍攝出zui有利于診斷的圖像。