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数字化X线成像技术(1)
  • 2011-11-28 09:55
  • 作者:佚名
  • 来源:中国医学装备协会网

自1895年伦琴发现X射线以来,X线已成功应用于医学诊断和医学治疗中。据《医疗世界》期刊2006年4月发表的一份市场调研报告的统计数据:全世界约有44万台X线机,13亿8千万次检查/年。我国约有10万台,1亿5千万次检查/年,检查频率145.1人次/万人口,年递增率10%~15%[1]。由此可见,X线机在医疗卫生中的重要地位和所拥有的巨大的潜在市场。鉴于此因,传统X线机由于面临信息化、数字化时代存在的诸多问题,已被纳入了数字化的规划之中并逐步扩大和完善,由此而产生的新的技术和市场空间被发掘出来。计算机应用技术、激光技术、X线交互介质材料等各种高新技术融入到了X线成像设备之中,从而为提供高质量的X线影像奠定了良好的基础,为提高X线影像诊断水平开辟了美好的前景。

目前,常规X线诊断的数字化成像技术有:基于胶片扫描技术的X线胶片数字化扫描仪系统、基于Ⅱ-TV系统的间接数字化系统、基于计算机X线摄像技术的CR系统、基于线扫描数字化技术的DR系统、基于非晶硅平板探测器的DR系统和基于非晶硒平板探测器的DDR系统、基于荧光平板+CCD的DR系统等。本文对上述几种数字化X线成像技术及其性能进行探讨。

X线胶片数字化扫描仪系统

采用X线胶片数字化扫描仪对冲洗好的X线胶片进行扫描,形成符合DICOM3.0要求的数字化影像信息,再进入影像工作站进行后处理,存储、打印,及窗宽、窗位调整、放大缩小、旋转、测量等数字化显示和诊断。

我国深圳安健科技有限公司生产该种设备,最大空间分辨率可达20~40 Lp/mm。

这种系统的优点是价格便宜,可利用原有的X线设备。缺点是扫描时间较长,影像质量受胶片拍摄及冲洗水平的影响较大,数字化程度低,不是真正意义上的数字化。

Ⅱ-TV间接数字化系统

成像原理:采用影像增强器将X线转换为可见光,由CCD(电荷祸合器)摄像头将可见光转换为视频信号,送监视器(电视)显示,同时对传统电视信号数字化,实现实时数字化透视和数字化点片功能,这是该系统的最大特点。

目前,国内外各医疗影像公司都有自己的Ⅱ-TV间接数字化系统,其性能差别不大该系统空间分辨率一般为1.25Lp/mm,但精细诊断和远程诊断仍不能满足,且影像增强器多为9〞,视野较小,不能满足胸片视野要求。由于增感屏被X线激发,产生的可见光光子出现散射,将造成图像模糊,为此增感屏的厚度受限,它的X线吸收率也就很低,因此系统的转换效率很低

CR系统

80年代初,日本Fuji公司率先推出CR(Computed Radiography,计算机影像)系统,该系统由IP(Image Plate)板和阅读器构成,IP板的材料主要是一种含铺元素(Eu)的氟卤化钡盐晶体,受X线照射时,形成潜影。在阅读器中,经红色激光扫描后,激发出蓝紫色荧光,该荧光与X线照射的光子密度和激发光强度成正比,经光电倍增管(PMT)检测并转换为数字影像信号[2]。

90年代中后期,除Fuji外,日本Konica、美国Kodak、比利时Agfa等公司也推出各自的CR系统,各大医疗影像设备厂家如荷兰Philips ,德国Siemens、美国GE等也贴牌推销OEM来的各种CR系统。此外,还有一些厂家如以色列的Orex只开发阅读器,IP板则使用Fuji的柔性板。

我国曾有单位于80年代,从研究IP板开始,到90年代中后期研究阅读器,由于受到资金、市场运作等原因都未能产业化。

目前,CR阅读器从结构分有立式、台式和单槽、多槽等,从扫描方式分有平板吸附扫描方式和柔性板旋转扫描方式,无论哪一种CR,空间分辨率普遍可达到10Pixels/mm。市场上多数CR采用立式、平板吸附扫描方式。但以色列的Orex和德国布鲁泰克的Proscan则采用旋转扫描方式,阅读器为台式,体积小重量轻,但对IP板磨损大,量子捕获效率(DQE)低,曝光宽容度小[3]。

影响CR系统影像质量的主要因素是IP板,因此其发展方向:进一步提高X线的转换效率,如增加IP的荧光层厚度,以提高量子检出效率;减少IP荧光体内颗粒的尺寸,以提高发光效率,减小IP的结构噪声等;提高涂屏工艺水平,使IP荧光层厚度尽可能均匀,减少人为散射。

基于线扫描数字化技术的DR系统

目前,国内市场上的线扫描数字化摄像设备只有北京航天部二院中兴医疗公司的LDRD (Lose Dose Directly Digital Radiographic Device)系列产品。1998年,中兴医疗从俄罗斯引进多丝正比室探测(Multi-wire Proportional Chamber,MWPC)技术,于1999年4月试制出第一台直接数字化低剂量LDRD系列l0kW立位X线机,随后又开发出多种规格的系列化立、卧位数字化X线机和l0KW车载式数字化X线机。

LDRD系列X线机利用直接数字化探测器进行线扫描曝光成像,其探测器由早先的MWPC向多电离室(Multi ION Chamber,MIC)、光电探测器(Photo Diode Array Detector,PDA)发展,现在则利用线阵列CCD+荧光晶体技术,CCD与荧光晶体之间直接耦合[1][2],理论上不存在光损失,因此探测器的可靠性和分辨率在不断提高,成本在不断的降低。该公司已推出的产品线阵列探测器为1024,空间分辨率较低,灰阶为14bit。该机型优点:第一,采用线扫描技术,辐射剂量低,为一般机烈的1/10-1/20;第二,本底噪声低,密度分辨率高其缺点:第一,空间分辨率较低,图像质量不如平板DR和CCD DR;第二,必须通过逐行线扫描获得平面图像,扫描成像时间长,对机械结构精度要求高,无法实现动态成像。

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