DR技术比较与平板探测器知识

平板探测器知识平板探测器知识 一 在数字化摄片中 一 在数字化摄片中 X X 线能量转换成电信号是通过平板探测器来实现的 线能量转换成电信号是通过平板探测器来实现的 所以平板探测器的特性会对所以平板探测器的特性会对 DRDR 图像质量产生比较大的影响 选择图像质量产生比较大的影响 选择 DRDR 必然要考必然要考 虑到平板探测器的选择 平板探测器的性能指标会对图像产生很大的影响 医虑到平板探测器的选择 平板探测器的性能指标会对图像产生很大的影响 医 院也应当根据实际需要选择适合自己的平板探测器 院也应当根据实际需要选择适合自己的平板探测器 DRDR 平板探测器可以分为两种 非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测器 从平板探测器可以分为两种 非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测器 从 能量转换的方式来看 前者属于直接转换平板探测器 后者属于间接转换平板能量转换的方式来看 前者属于直接转换平板探测器 后者属于间接转换平板 探测器 探测器 非晶硒平板探测器主要由非晶硒层非晶硒平板探测器主要由非晶硒层 TFTTFT 构成 入射的构成 入射的 X X 射线使硒层产生电射线使硒层产生电 子空穴对 在外加偏压电场作用下 电子和空穴对向相反的方向移动形成电流 子空穴对 在外加偏压电场作用下 电子和空穴对向相反的方向移动形成电流 电流在薄膜晶体管中形成储存电荷 每一个晶体管的储存电荷量对应于入射电流在薄膜晶体管中形成储存电荷 每一个晶体管的储存电荷量对应于入射 X X 射线的剂量 通过读出电路可以知道每一点的电荷量 进而知道每点的射线的剂量 通过读出电路可以知道每一点的电荷量 进而知道每点的 X X 线剂线剂 量 由于非晶硒不产生可见光 没有散射线的影响 因此可以获得比较高的空量 由于非晶硒不产生可见光 没有散射线的影响 因此可以获得比较高的空 间分辨率 间分辨率 非晶硅平板探测器由碘化铯等闪烁晶体涂层与薄膜晶体管或电荷耦合器件非晶硅平板探测器由碘化铯等闪烁晶体涂层与薄膜晶体管或电荷耦合器件 或互补型金属氧化物半导体构成它的工作过程一般分为两步 首先闪烁晶体涂或互补型金属氧化物半导体构成它的工作过程一般分为两步 首先闪烁晶体涂 层将层将 X X 线的能量转换成可见光 其次线的能量转换成可见光 其次 TFTTFT 或者或者 CCDCCD 或 或 CMOSCMOS 将可见光转换成电将可见光转换成电 信号 由于在这过程中可见光会发生散射 对空间分辨率产生一定的影响 虽信号 由于在这过程中可见光会发生散射 对空间分辨率产生一定的影响 虽 然新工艺中将闪烁体加工成柱状以提高对然新工艺中将闪烁体加工成柱状以提高对 X X 线的利用及降低散射 但散射光对线的利用及降低散射 但散射光对 空间分辨率的影响不能完全消除 空间分辨率的影响不能完全消除 不同平板探测器的比较不同平板探测器的比较 评价平板探测器成像质量的性能指标主要有两个 量子探测效率和空间分评价平板探测器成像质量的性能指标主要有两个 量子探测效率和空间分 辨率 辨率 DQEDQE 决定了平板探测器对不同组织密度差异的分辨能力 而空间分辨率决定了平板探测器对不同组织密度差异的分辨能力 而空间分辨率 决定了对组织细微结构的分辨能力 考察决定了对组织细微结构的分辨能力 考察 DQEDQE 和空间分辨率可以评估平板探测和空间分辨率可以评估平板探测 器的成像能力 器的成像能力 1 1 影响平板探测器 影响平板探测器 DQEDQE 的因素的因素 在非晶硅平板探测器中 影响在非晶硅平板探测器中 影响 DQEDQE 的因素主要有两个方面 闪烁体的涂层的因素主要有两个方面 闪烁体的涂层 和将可见光转换成电信号的晶体管 和将可见光转换成电信号的晶体管 首先闪烁体涂层的材料和工艺影响了首先闪烁体涂层的材料和工艺影响了 X X 线转换成可见光的能力 因此对线转换成可见光的能力 因此对 DQEDQE 会产生影响 目前常见的闪烁体涂层材料有两种 碘化铯和硫氧化钆 碘化铯会产生影响 目前常见的闪烁体涂层材料有两种 碘化铯和硫氧化钆 碘化铯 将将 X X 线转换成可见光的能力比硫氧化钆强但成本比较高 将碘化铯加工成柱状线转换成可见光的能力比硫氧化钆强但成本比较高 将碘化铯加工成柱状 结构 可以进一步提高捕获结构 可以进一步提高捕获 X X 线的能力 并减少散射光 使用硫氧化钆做涂层线的能力 并减少散射光 使用硫氧化钆做涂层 的探测器成像速度快 性能稳定 成本较低 但是转换效率不如碘化铯涂层高 的探测器成像速度快 性能稳定 成本较低 但是转换效率不如碘化铯涂层高 其次将闪烁体产生的可见光转换成电信号的方式也会对其次将闪烁体产生的可见光转换成电信号的方式也会对 DQEDQE 产生影响 在产生影响 在 碘化铯碘化铯 或者硫氧化钆或者硫氧化钆 薄膜晶体管薄膜晶体管 TFT TFT 这种结构的平板探测器中 由于这种结构的平板探测器中 由于 TFTTFT 的阵列可以做成与闪烁体涂层的面积一样大 因此可见光不需要经过透镜折射的阵列可以做成与闪烁体涂层的面积一样大 因此可见光不需要经过透镜折射 就可以投射到就可以投射到 TFTTFT 上 中间没有可以光子损失 因此上 中间没有可以光子损失 因此 DQEDQE 也比较高 在碘化铯也比较高 在碘化铯 CCD CCD 或者或者 CMOS CMOS 这种结构的平板探测器中 由于这种结构的平板探测器中 由于 CCD CCD 或者或者 CMOS CMOS 的面积不能做的面积不能做 到与闪烁体涂层一样大 所以需要经过光学系统折射 反射后才能将全部影像到与闪烁体涂层一样大 所以需要经过光学系统折射 反射后才能将全部影像 投照到投照到 CCD CCD 或者或者 CMOS CMOS 上 这过程使光子产生了损耗 因此上 这过程使光子产生了损耗 因此 DQEDQE 比较低 比较低 在非晶硒平板探测器中 在非晶硒平板探测器中 X X 线转换成电信号完全依赖于非晶硒层产生的电子线转换成电信号完全依赖于非晶硒层产生的电子 空穴对 空穴对 DQEDQE 的高低取决于非晶硒层产生电荷能力 总的说来 的高低取决于非晶硒层产生电荷能力 总的说来 CsI TFTCsI TFT 这种这种 结构的间接转换平板探测器的极限结构的间接转换平板探测器的极限 DQEDQE 高于高于 a Sea Se 直接转换平板探测器的极限直接转换平板探测器的极限 DQEDQE 2 2 影响平板探测器空间分辨率的因素 影响平板探测器空间分辨率的因素 在非晶硅平板探测器中 由于可见光的产生 存在散射现象 空间分辨率在非晶硅平板探测器中 由于可见光的产生 存在散射现象 空间分辨率 不仅仅取决于单位面积内薄膜晶体管矩阵大小 而且还取决于对散射光的控制不仅仅取决于单位面积内薄膜晶体管矩阵大小 而且还取决于对散射光的控制 技术 总的说来 间接转换平板探测器的空间分辨率不如直接转换平板探测器技术 总的说来 间接转换平板探测器的空间分辨率不如直接转换平板探测器 的空间分辨率高 的空间分辨率高 在非晶硒平板探测器中 由于没有可见光的产生 不发生散射 空间分辨在非晶硒平板探测器中 由于没有可见光的产生 不发生散射 空间分辨 率取决于单位面积内薄膜晶体管矩阵大小 矩阵越大薄膜晶体管的个数越多 率取决于单位面积内薄膜晶体管矩阵大小 矩阵越大薄膜晶体管的个数越多 空间分辨率越高 随着工艺的提高可以做到很高的空间分辨率 空间分辨率越高 随着工艺的提高可以做到很高的空间分辨率 量子探测效率与空间分辨率的关系量子探测效率与空间分辨率的关系 对于同一种平板探测器 在不同的空间分辨率时 其对于同一种平板探测器 在不同的空间分辨率时 其 DQEDQE 是变化的 极限是变化的 极限 的的 DQEDQE 高 不等于在任何空间分辨率时高 不等于在任何空间分辨率时 DQEDQE 都高 都高 DQEDQE 的计算公式如下 的计算公式如下 DQE SDQE S2 2 MFT MFT2 2 NSP X C NSP X C S S 信号平均强度 信号平均强度 MTFMTF 调制传递函数 调制传递函数 X X X X 线曝光强度 线曝光强度 NPSNPS 系统噪声 系统噪声 功率谱 功率谱 C C X X 线量子系数线量子系数 从计算公式中我们可以看到 在不同的从计算公式中我们可以看到 在不同的 MTFMTF 值中对应不同的值中对应不同的 DQEDQE 也就是说 也就是说 在不同的空间分辨率时有不同的在不同的空间分辨率时有不同的 DQEDQE 非晶硅平板探测器的极限非晶硅平板探测器的极限 DQEDQE 比较高 但是随着空间分辨率的提高 其比较高 但是随着空间分辨率的提高 其 DQEDQE 下降得较多 而非晶硒平板探测器的极限下降得较多 而非晶硒平板探测器的极限 DQEDQE 不如间接转换平板探测器的极限不如间接转换平板探测器的极限 DQEDQE 高 但是随着空间分辨率的提高 其高 但是随着空间分辨率的提高 其 DQEDQE 下降比较平缓 在高空间分辨率下降比较平缓 在高空间分辨率 时 时 DQEDQE 反而超过了非晶硅平板探测器 这种特性说明非晶硅平板探测器在区反而超过了非晶硅平板探测器 这种特性说明非晶硅平板探测器在区 分组织密度差异的能力较强 而非晶硒平板探测器在区分细微结构差异的能力分组织密度差异的能力较强 而非晶硒平板探测器在区分细微结构差异的能力 较高 较高 不同类型的平板探测器在临床上的应用不同类型的平板探测器在临床上的应用 由于由于 DQEDQE 影响了图像的对比度 空间分辨率影响图像对细节的分辨能力 影响了图像的对比度 空间分辨率影响图像对细节的分辨能力 在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的 DRDR 对于象胸部 对于象胸部 这样的检查 重点在于观察和区分不同组织的密度 因此对密度分辨率的要求这样的检查 重点在于观察和区分不同组织的密度 因此对密度分辨率的要求 比较高 在这种情况下 宜使用非晶硅平板探测器的比较高 在这种情况下 宜使用非晶硅平板探测器的 DRDR 这样 这样 DQEDQE 比较高 容比较高 容 易获得较高对比度的图像 更有利于诊断 对于象四肢关节 乳腺这些部位的易获得较高对比度的图像 更有利于诊断 对于象四肢关节 乳腺这些部位的 检查 需要对细节要有较高的显像 对空间分辨率的要求很高 因此宜采用非检查 需要对细节要有较高的显像 对空间分辨率的要求很高 因此宜采用非 晶硒平板探测器的晶硒平板探测器的 DRDR 以获得高空间分辨率的图像 目前绝大多数厂家的数字 以获得高空间分辨率的图像 目前绝大多数厂家的数字 乳腺机都采用了非晶硒平板探测器 正是由于乳腺摄片对空间分辨率要求很高 乳腺机都采用了非晶硒平板探测器 正是由于乳腺摄片对空间分辨率要求很高 而只有非晶硒平板探测器才可能达到相应的要求 而只有非晶硒平板探测器才可能达到相应的要求 由此可见 不同类型的平板探测器由于材料 结构 工艺的不同而造成由此可见 不同类型的平板探测器由于材料 结构 工艺的不同而造成 DQEDQE 和空间分辨率的差异 和空间分辨率的差异 DQEDQE 影响了对组织密度差异的分辨能力 而空间分辨率影响了对组织密度差异的分辨能力 而空间分辨率 影响了对细微结构的分辨能力 目前还没有一款影响了对细微结构的分辨能力 目前还没有一款 DQEDQE 和空间分辨率都做得很高和空间分辨率都做得很高 的平板探测器 因此需要在两者间做一个平衡 所以在购买和使用的平板探测器 因此需要在两者间做一个平衡 所以在购买和使用 DRDR 时 应时 应 该根据购买该根据购买 DRDR 的主要用途和具体的检查部位去选择和使用不同类型平板探测的主要用途和具体的检查部位去选择和使用不同类型平板探测 器的器的 DRDR 只有这样才能拍摄出最有利于诊断的图像 只有这样才能拍摄出最有利于诊断的图像 量子探测效率在影像学上是探测器 增感屏 胶片 量子探测效率在影像学上是探测器 增感屏 胶片 IP FPD IP FPD 探测到的光量子探测到的光量子 与球管发射到探测器上的量子数目比与球管发射到探测器上的量子数目比 二 密度分辨率和空间分辨率是决定平板探测器的图像质量的两大重要参数 二 密度分辨率和空间分辨率是决定平板探测器的图像质量的两大重要参数 空间分辨率是指图像每个像素点的大小 这个相信各位都很清楚 平板探测器空间分辨率是指图像每个像素点的大小 这个相信各位都很清楚 平板探测器 技术介绍中的像素技术介绍中的像素 200 m200 m 160 m160 m 143 m143 m 100 m100 m 还有线对数 还有线对数 2 5lp mm2 5lp mm 3 1lp mm3 1lp mm 3 6lp mm3 6lp mm 5lp mm5lp mm 等 分辨率等 分辨率 2K 2K2K 2K 2 6K 2 6K2 6K 2 6K 3K 3K3K 3K 4K 4K4K 4K 也是空间分辨率的指标 这三个数量间是可也是空间分辨率的指标 这三个数量间是可 以互相换算的 多数厂家在广告宣传的时候一般只注重突出空间分辨率的大小 以互相换算的 多数厂家在广告宣传的时候一般只注重突出空间分辨率的大小 而忽略了密度分辨率 而忽略了密度分辨率 密度分辨率是指图像上每两个相临像素点的黑白对比关系 此项指标在诊断中密度分辨率是指图像上每两个相临像素点的黑白对比关系 此项指标在诊断中 有着非常大的意义 尤其是密度变化不大的病变的图像 以正位胸片为例 普有着非常大的意义 尤其是密度变化不大的病变的图像 以正位胸片为例 普 通平片上和通平片上和 CRCR 片上都无法看到肺野外带的肺纹理 而高量子探测率的片上都无法看到肺野外带的肺纹理 而高量子探测率的 DRDR 片上片上 外带的纹理清晰可见 这也是外带的纹理清晰可见 这也是 DRDR 逐步淘汰逐步淘汰 CRCR 的一个重要原因 同样也是非晶的一个重要原因 同样也是非晶 硅平板逐步淘汰硅平板逐步淘汰 CCDCCD 非晶硒以及其他平板的一个重要原因 非晶硒以及其他平板的一个重要原因 另外很多人都有一个误区 另外很多人都有一个误区 DRDR 的像素点大小越小 的像素点大小越小 DRDR 的性能就越好 这个误的性能就越好 这个误 区就是因为不了解密度分辨率造成的 如果单纯的靠像素点大小决定区就是因为不了解密度分辨率造成的 如果单纯的靠像素点大小决定 DRDR 的性的性 能 而能 而 CRCR 以及以及 CCDCCD DRDR 的像素都超过的像素都超过 10001000 万 从显示角度考虑 人的肉眼是万 从显示角度考虑 人的肉眼是 有极限的 达到了一定的分辨率 即使像素点再小 超过一定数量后 对人的有极限的 达到了一定的分辨率 即使像素点再小 超过一定数量后 对人的 观察没有任何影响 另外现在的观察没有任何影响 另外现在的 5M5M 竖屏价格已经非常昂贵了 也可能是我孤竖屏价格已经非常昂贵了 也可能是我孤 陋寡闻 至今尚未听说那个医院应用的是陋寡闻 至今尚未听说那个医院应用的是 5M5M 以上的竖屏 以上的竖屏 5M5M 其实就是其实就是 2K 2 5K2K 2 5K 的分辨率 的分辨率 因此在选择因此在选择 DRDR 的时候应该综合考虑空间分辨率和密度分辨率 的时候应该综合考虑空间分辨率和密度分辨率 最后再做个广告性质的介绍 前面有帖子中有人说佳能的最后再做个广告性质的介绍 前面有帖子中有人说佳能的 DRDR 图像较差 分辨图像较差 分辨 率较低 我有点不明白 从空间分辨率角度考虑 为什么不说像素点率较低 我有点不明白 从空间分辨率角度考虑 为什么不说像素点 200 m200 m 的的 RevolutionRevolution 平板 而说平板 而说 160 m160 m 的佳能平板 从密度分辨率角度考虑 佳能的佳能平板 从密度分辨率角度考虑 佳能 平板因为独家应用了平板因为独家应用了 X X 吸收率最高的硫氧化钆做为闪烁体 量子探测率在所有吸收率最高的硫氧化钆做为闪烁体 量子探测率在所有 DRDR 中最高 高达中最高 高达 66 5 66 5 另外 佳能平板中有款 另外 佳能平板中有款 CXDI 31CXDI 31 的 像素点大小的 像素点大小 100 m100 m 也是所有 也是所有 DRDR 中空间分辨率最高的 佳能的通用中空间分辨率最高的 佳能的通用 DRDR 平板选择平板选择 160 m160 m 的像素大小 并非生产工艺无法做得更小 而是综合考虑生产工艺 空间分辨的像素大小 并非生产工艺无法做得更小 而是综合考虑生产工艺 空间分辨 率 密度分辨率 实际应用等等诸多因素选择的 率 密度分辨率 实际应用等等诸多因素选择的 三 三 2020 世纪世纪 7070 年代兴起的介入放射学 年代兴起的介入放射学 interventionalinterventional radiologyradiology 是在 是在 影像监视下对某些疾病进行治疗的新技术 使一些用内科药物治疗或外科手术影像监视下对某些疾病进行治疗的新技术 使一些用内科药物治疗或外科手术 治疗难以进行或难以奏效的疾病得到有效的医治 纵观治疗难以进行或难以奏效的疾病得到有效的医治 纵观 3030 年来介入放射学的年来介入放射学的 应用与发展 可以看出介入放射学在临床工作中的地位明显提高 已成为医院应用与发展 可以看出介入放射学在临床工作中的地位明显提高 已成为医院 中作用特殊 任务重大 不可或缺的重要临床科室 已成为同内科和外科并列中作用特殊 任务重大 不可或缺的重要临床科室 已成为同内科和外科并列 的三大治疗体系之一 的三大治疗体系之一 1 1 介入医学的发展与影像设备和临床医学密切相关 介入医学的发展与影像设备和临床医学密切相关 而影像设备是介入医生的而影像设备是介入医生的 眼睛眼睛 介入医生所使用的最重要的影像设备是数 介入医生所使用的最重要的影像设备是数 字减影血管造影 字减影血管造影 digitaldigital subtractionsubtraction angiogrphy DSAangiogrphy DSA 系统 本文就目前 系统 本文就目前 国内外国内外 DSADSA 设备的新技术发展及其应用的新进展 结合大量文献进行综述 重设备的新技术发展及其应用的新进展 结合大量文献进行综述 重 点介绍介入医生密切关注的平板探测器 点介绍介入医生密切关注的平板探测器 flatflat panelpanel detectors FPDdetectors FPD 在 在 DSADSA 设备的应用原理及技术特点 及其在临床医学应用中的技术优势 设备的应用原理及技术特点 及其在临床医学应用中的技术优势 1 1 平板探测器平板探测器 FPDFPD 在 在 DSADSA 设备的应用原理随着心脑血管疾病和肿瘤发病率的不断提设备的应用原理随着心脑血管疾病和肿瘤发病率的不断提 高 介入治疗医生的工作负担逐步加重 而医生在进行介入治疗时必须长时间高 介入治疗医生的工作负担逐步加重 而医生在进行介入治疗时必须长时间 的接触放射线 治疗技术的发展 如血管支架向小型化的发展 使其在的接触放射线 治疗技术的发展 如血管支架向小型化的发展 使其在 X X 线下线下 越来越不容易被发现 但随着数字越来越不容易被发现 但随着数字 X X 线成像技术的日臻完善以及计算机技术的线成像技术的日臻完善以及计算机技术的 发展 发展 FPDFPD 应用到最新应用到最新 DSADSA 设备中 有效解决了上述问题 由设备中 有效解决了上述问题 由 FPDFPD 取代传统的取代传统的 影像增强器 影像增强器 I I TVI I TV 影像链 省去了中间环节 影像链 省去了中间环节 I II I 光学系统 摄像头 光学系统 摄像头 模模 数转换器 的多次转换 整个过程均在数转换器 的多次转换 整个过程均在 FPDFPD 内进行 直接获取数字化图像 内进行 直接获取数字化图像 避免了传统影像链多个环节传输所造成的失真 噪声及分辨率下降 减少了复避免了传统影像链多个环节传输所造成的失真 噪声及分辨率下降 减少了复 杂的外围控制部分 使控制更为直接简单 显示出传统杂的外围控制部分 使控制更为直接简单 显示出传统 DSADSA 无法比拟的技术优无法比拟的技术优 势 势 2 2 新一代的 新一代的 FPDFPD 与影像增强器相比 扩展了数字化采集的能力 在呈与影像增强器相比 扩展了数字化采集的能力 在呈 现优质临床图像的同时 达到降低现优质临床图像的同时 达到降低 X X 线剂量的效果 提高了对医生和患者的保线剂量的效果 提高了对医生和患者的保 护 护 DSADSA 设备中的设备中的 FPDFPD 技术有直接方式与间接方式技术有直接方式与间接方式 2 2 种类型 直接方式的检测种类型 直接方式的检测 元件采用光电导材料非晶体硒 元件采用光电导材料非晶体硒 a Sea Se 层 非荧光层 加薄膜晶体管 层 非荧光层 加薄膜晶体管 thin filmthin film transistor TFTtransistor TFT 阵列构成 它可以将 阵列构成 它可以将 X X 射线直接转换成电信射线直接转换成电信 号 产生数字信号 优点在于检测晶体的厚度较薄 转换速度会较快 缺点在号 产生数字信号 优点在于检测晶体的厚度较薄 转换速度会较快 缺点在 于量子检测效率 于量子检测效率 DQEDQE 略逊于间接型 略逊于间接型 FPDFPD 并且在应用时外加数千伏的电压 并且在应用时外加数千伏的电压 对薄膜晶体开关形成极大的威胁 引起较大的噪声 间接方式则采用碘化铯对薄膜晶体开关形成极大的威胁 引起较大的噪声 间接方式则采用碘化铯 CsICsI 荧光体层 与具有光电二极管作用的非晶体硅层加荧光体层 与具有光电二极管作用的非晶体硅层加 TFTTFT 阵列构成 它先阵列构成 它先 将将 X X 线转换成可见光 再转换成电信号 从而产生数字信号 优点在于稳定性线转换成可见光 再转换成电信号 从而产生数字信号 优点在于稳定性 较好 转化率高 缺点是较好 转化率高 缺点是 CsICsI 的制作工艺比非结晶硒均匀层的制作工艺复杂 的制作工艺比非结晶硒均匀层的制作工艺复杂 且需要光敏二极管 且需要光敏二极管 3 3 前者的平板探测器空间分辨率优于后者 并且在有 前者的平板探测器空间分辨率优于后者 并且在有 临床意义的空间分辨范围下具有更好的量子检出效能特性 临床意义的空间分辨范围下具有更好的量子检出效能特性 4 4 在低曝光剂 在低曝光剂 量条件下 成像质量非晶硅量条件下 成像质量非晶硅 FPDFPD 系统优于非晶硒系统 在获得相同的影像质量系统优于非晶硒系统 在获得相同的影像质量 的前提下 使用前者进行的前提下 使用前者进行 X X 射线摄影可以降低被检者受照剂量 射线摄影可以降低被检者受照剂量 5 5 两种类 两种类 型型 FPDFPD 的时间分辨率均可以满足血管造影的需要 达到的时间分辨率均可以满足血管造影的需要 达到 7 5 307 5 30 帧帧 s s 的采集 的采集 2 2 平板探测器的尺寸及生产厂家平板探测器的尺寸及生产厂家 目前市场上能够提供平板探测器全数字化血管造影系统的厂家有 美国的目前市场上能够提供平板探测器全数字化血管造影系统的厂家有 美国的 通用电器 通用电器 GEGE 公司 德国西门子 公司 德国西门子 SiemensSiemens 公司 荷兰的飞利浦 公司 荷兰的飞利浦 PhilipsPhilips 公司和日本岛津 公司和日本岛津 ShimadzuShimadzu 公司 前三者采用了间接型 公司 前三者采用了间接型 FPDFPD 在 在 中国的装机量约中国的装机量约 100100 余台 余台 ShimadzuShimadzu 公司采用自主开发的非晶体硒公司采用自主开发的非晶体硒 FPDFPD 具有 具有 更高的空间分辨率 像素尺寸更高的空间分辨率 像素尺寸 150150 um 3 3um 3 3 LP mmLP mm 其开发的 其开发的 RSM DSARSM DSA 可以可以 在患者运动状态下实现清晰的减影采集 克服了重症患者无法配合检查的难题 在患者运动状态下实现清晰的减影采集 克服了重症患者无法配合检查的难题 最早的平板血管造影系统是最早的平板血管造影系统是 GEGE 公司公司 20002000 年年 3 3 月推出的月推出的 InnovaInnova 20002000 边长为 边长为 20 520 5 cm 20 5cm 20 5 cmcm 对角线为 对角线为 2929 cmcm 与传统 与传统 1212 英寸的影像增强器的英寸的影像增强器的 DSADSA 直径直径 相同 由于探测器较小 相同 由于探测器较小 GEGE 将该机定位为以心脏介入为主的兼容机 将该机定位为以心脏介入为主的兼容机 20022002 年年 推出了边长为推出了边长为 4141 cm 41cm 41 cmcm 的的 InnovaInnova 41004100 解决了外周血管的介入治疗问题 解决了外周血管的介入治疗问题 20042004 年推出了边长年推出了边长 3131 cm 31cm 31 cmcm 的的 InnovaInnova 3100 3100 认为这款机器为认为这款机器为 黄金黄金 兼兼 容机 容机 GEGE 公司公司 InnovaInnova 系列平板探测器均为正方形 像素大小均为系列平板探测器均为正方形 像素大小均为 200200 VmVm 空 空 间分辨率为间分辨率为 2 752 75 LP mmLP mm 德国西门子的 德国西门子的 AxiomAxiom ArtisArtis dFCdFC 和荷兰飞利浦和荷兰飞利浦 AlluraAllura XperXper FDFD 1010 平板血管造影系统在平板血管造影系统在 20012001 年北美放射年会年北美放射年会 RSNA 01RSNA 01 首次首次 推出 推出 FPDFPD 采用采用 17 617 6 cm 17 6cm 17 6 cmcm 的小尺寸 对角线为的小尺寸 对角线为 2525 cmcm 像素 像素 184184 vmvm 空间分辨率为空间分辨率为 2 752 75 LP mmLP mm 作为心脏介入专用机 作为心脏介入专用机 RSNA 03RSNA 03 西门子和飞利浦西门子和飞利浦 同时分别推出悬吊式的大平板血管造影机同时分别推出悬吊式的大平板血管造影机 AxiomAxiom ArtisArtis dTAdTA 和和 AlluraAllura XperXper FDFD 2020 RSNA 04RSNA 04 西门子又展出了落地式的西门子又展出了落地式的 AxiomAxiom ArtisArtis dFAdFA 三者作为兼容 三者作为兼容 性的血管造影系统 平板为性的血管造影系统 平板为 3030 cm 40cm 40 cmcm 像素 像素 154154 VmVm 空间分辨率 空间分辨率 3 253 25 LP mmLP mm 两公司宣称 两公司宣称 3030 cm 40cm 40 cmcm 长方形的长方形的 FPDFPD 最符合人体解剖结构 平板最符合人体解剖结构 平板 径向放置可快速进行全下肢血管造影 横向放置可以覆盖全身任意解剖部位 径向放置可快速进行全下肢血管造影 横向放置可以覆盖全身任意解剖部位 而且大平板可进行而且大平板可进行 90 90 的旋转 西门子称其为的旋转 西门子称其为 通用血管造影系统通用血管造影系统 20032003 年西门子公司首次向全球推出年西门子公司首次向全球推出 AxiomAxiom ArtisArtis dBCdBC 17 617 6 cm 17 6cm 17 6 cmcm 的双平板的双平板 血管造影系统 血管造影系统 20052005 年荷兰飞利浦公司在美国心脏病学年会 年荷兰飞利浦公司在美国心脏病学年会 ACCACC 宣布将推 宣布将推 出出 AlluraAllura XperXper FDFD 10 1010 10 双平板血管造影系统 双平板血管造影系统 RSNA 06RSNA 06 岛津公司展出了直岛津公司展出了直 接转换式接转换式 FPDFPD 的血管造影机的血管造影机 Bransist Bransist SafireSafire 该系统采用全新图像处理核 该系统采用全新图像处理核 心 在图像处理以及管理流程上比心 在图像处理以及管理流程上比 HeartSpeedHeartSpeed SafireSafire 取得进一步飞跃 可以取得进一步飞跃 可以 实现最快速的三维血管检查 实现最快速的三维血管检查 60 s60 s 的的 3D DSA3D DSA 并且可以同时获得软组织 并且可以同时获得软组织 断面图像 使介入医生不必再为了解软组织的情况而频繁地在导管室和断面图像 使介入医生不必再为了解软组织的情况而频繁地在导管室和 CTCT 室室 之间传递患者 之间传递患者 3 3 FPDFPD 数字血管造影系统的优缺点与传统数字血管造影系统的优缺点与传统 DSADSA 系统相比 系统相比 FPDFPD 数字化血管造影系统的主要优点 数字化血管造影系统的主要优点 1 1 照射剂量减少 照射剂量减少 与传统与传统 DSADSA 影像链相比 按照透视时使用的脉冲率不同和肢体的厚度不同 射影像链相比 按照透视时使用的脉冲率不同和肢体的厚度不同 射 线剂量大幅降低 线剂量大幅降低 6 6 当使用 当使用 1515 帧帧 s 30 s 30 帧帧 s s 的图像采集率进行透视时 照的图像采集率进行透视时 照 射剂量会降低射剂量会降低 15 75 15 75 有的公司介绍比传统 有的公司介绍比传统 DSADSA 系统可降低剂量系统可降低剂量 60 60 王志 王志 康等 康等 7 7 的研究表明 在相同的阈值检测指数值下 的研究表明 在相同的阈值检测指数值下 FPDFPD DSADSA 的透视剂量不到的透视剂量不到 传统传统 DSADSA 的的 50 50 2 2 影像的空间分辨率和密度分辨率较高 使用传统的分辨 影像的空间分辨率和密度分辨率较高 使用传统的分辨 率测试卡 可见数字平板分辨率明显优于传统影像链 而且影像的层次丰富 率测试卡 可见数字平板分辨率明显优于传统影像链 而且影像的层次丰富 细节清晰 细节清晰 3 3 受照剂量因受照体厚度不同而减少 受照剂量因受照体厚度不同而减少 4 4 量子检测效率 量子检测效率 DQEDQE 和调制传递函数 和调制传递函数 MTFMTF 较高 较高 5 5 成像的动态范围大 成像的动态范围大 1010 倍于传统倍于传统 DSADSA 更方便进行图像后处理 并可作快速采集 更方便进行图像后处理 并可作快速采集 2525 帧帧 s s 6 6 降低了图 降低了图 像的失真率 响应时间 分辨率和大范围的对比度的一致性性能良好 尤其对像的失真率 响应时间 分辨率和大范围的对比度的一致性性能良好 尤其对 低密度的导管 导丝和支架等显示清晰 低密度的导管 导丝和支架等显示清晰 FPDFPD 数字化血管造影系统也存在着图数字化血管造影系统也存在着图 像显示欠柔和 图像背景不透亮等不足 像显示欠柔和 图像背景不透亮等不足 1 1 像素坏点造成的影响 在 像素坏点造成的影响 在 FPDFPD 生产过程中 因制作工艺复杂 难免会有个别像素无法正常工作 当损坏的像生产过程中 因制作工艺复杂 难免会有个别像素无法正常工作 当损坏的像 素在某一局部达到一定数量时 会对使用者造成不良影响 表现为显示屏上的素在某一局部达到一定数量时 会对使用者造成不良影响 表现为显示屏上的 某一区域为恒定的高亮度或低亮度点 从而影响诊疗 某一区域为恒定的高亮度或低亮度点 从而影响诊疗 2 2 像素增益差别造 像素增益差别造 成的影响 成的影响 FPDFPD 在制作过程中虽然每个像素的工艺 处理方法都采取严格一致在制作过程中虽然每个像素的工艺 处理方法都采取严格一致 的标准 仍难保证像素成像性能的一致性 造成像素和像素之间成像的差异 的标准 仍难保证像素成像性能的一致性 造成像素和像素之间成像的差异 如亮度 对比度的差异 最终对诊断造成不利影响 为了避免此种情况的出现 如亮度 对比度的差异 最终对诊断造成不利影响 为了避免此种情况的出现 可在外电路中增加增益校准电路 用以平衡此差异 各个厂家采用的生产工艺可在外电路中增加增益校准电路 用以平衡此差异 各个厂家采用的生产工艺 不同 在感光度 灵敏度和分辨率上都有所差异 放射线剂量也有高有低 噪不同 在感光度 灵敏度和分辨率上都有所差异 放射线剂量也有高有低 噪 声水平也不相同 各有所长 也有不断改进和完善的空间 声水平也不相同 各有所长 也有不断改进和完善的空间 2 2 4 4 平板血管造影系统在介入诊疗中的特殊应用技术平板血管造影系统在介入诊疗中的特殊应用技术 4 14 1 下肢血管步进跟踪下肢血管步进跟踪 DSADSA 造影技术的应用造影技术的应用 步进采集技术始于步进采集技术始于 2020 世纪世纪 9090 年代中期 是保证床体的运动速度与造影剂流动的速度相一致 注射一次造年代中期 是保证床体的运动速度与造影剂流动的速度相一致 注射一次造 影剂 即可以获得一幅连续的无缝连接实时的影剂 即可以获得一幅连续的无缝连接实时的 DSADSA 图像 目前的平板血管造影图像 目前的平板血管造影 机避免了传统机避免了传统 DSADSA 中造影剂流动速度和步进采集时间不匹配的弊端 使得步进中造影剂流动速度和步进采集时间不匹配的弊端 使得步进 技术日趋成熟 技术日趋成熟 GEGE 公司的公司的 InnovaInnova 31003100 西门子公司的 西门子公司的 AxiomAxiom ArtisArtis dTAdTA 和飞和飞 利浦公司的利浦公司的 AlluraAllura XperXper FDFD 2020 都具有这种即节省造影剂又减少都具有这种即节省造影剂又减少 X X 线曝光次数线曝光次数 的采集技术 的采集技术 4 24 2 旋转旋转 DSADSA 采集技术的应用采集技术的应用 2020 世纪世纪 9090 年代后期研制的旋转采集年代后期研制的旋转采集 DSADSA 技术是指 旋转一次机架 注射一次造影剂 可得到一幅旋转的图像 保证医技术是指 旋转一次机架 注射一次造影剂 可得到一幅旋转的图像 保证医 生从多个角度观察血管的形态 此项技术已应用于心脑血管 颈部血管 肺动生从多个角度观察血管的形态 此项技术已应用于心脑血管 颈部血管 肺动 脉 腹腔动脉 肾动脉 髂动脉 下肢血管 胆道等多部位的检查 早期具有脉 腹腔动脉 肾动脉 髂动脉 下肢血管 胆道等多部位的检查 早期具有 旋转采集技术的传统旋转采集技术的传统 DSADSA 机架旋转速度约 机架旋转速度约 40 45 s40 45 s 旋转角度约在 旋转角度约在 0 240 0 240 基于数字平板技术的基于数字平板技术的 DSADSA 如西门子的 如西门子的 dTAdTA 和岛津的和岛津的 SafireSafire VFVF 其旋转速度 其旋转速度 可达到可达到 60 s60 s 旋转角度 旋转角度 310 310 可以保证在采集过程中 特别是神经介入过 可以保证在采集过程中 特别是神经介入过 程中 能做到快速采集 这不仅有助于更快地制订治疗方案 而且可以有效减程中 能做到快速采集 这不仅有助于更快地制订治疗方案 而且可以有效减 少对患者和医生的辐射剂量 减少造影剂的需求 少对患者和医生的辐射剂量 减少造影剂的需求 8 8 4 34 3 三维重建三维重建 DSADSA 技术的应用技术的应用 所谓三维重建技术是利用血管造影机做旋所谓三维重建技术是利用血管造影机做旋 转转 DSADSA 造影 将多角度的旋转造影 将多角度的旋转 DSADSA 的二维原始图像所有信息分解为每一个体素 的二维原始图像所有信息分解为每一个体素 通过专业工作站的重建获得的三维图像 三维通过专业工作站的重建获得的三维图像 三维 DSADSA 在颅内动脉瘤诊疗方面优于在颅内动脉瘤诊疗方面优于 二维二维 DSADSA 和旋转和旋转 DSADSA 9 9 平板探测器技术的出现推动了三维技术的发展 旋 平板探测器技术的出现推动了三维技术的发展 旋 转速度从最初的转速度从最初的 15 s15 s 发展到现在 发展到现在 60 s60 s 快速的旋转使得在造影过程中 快速的旋转使得在造影过程中 造影剂的用量减少 使患者更安全 图像质量更高 西门子公司率先在平板探造影剂的用量减少 使患者更安全 图像质量更高 西门子公司率先在平板探 测器的血管机上应用该项技术 其后岛津公司在测器的血管机上应用该项技术 其后岛津公司在 BransistBransist SafireSafire 上亦采用了上亦采用了 三维重建技术 目前该项技术已日趋成熟 主要的重建方式多为表面遮盖法重三维重建技术 目前该项技术已日趋成熟 主要的重建方式多为表面遮盖法重 建技术 建技术 SSDSSD 最大密度投影 最大密度投影 MIPMIP 容积重建技术 容积重建技术 VRVR 或多层面重建术 或多层面重建术 MPRMPR 等技术 比较成熟的软件有仿真内镜技术 三维血管狭窄度测量软件 等技术 比较成熟的软件有仿真内镜技术 三维血管狭窄度测量软件 等技术 展望未来等技术 展望未来 随着微电子学与电子计算机的发展以及分子医学的发展随着微电子学与电子计算机的发展以及分子医学的发展 医医 学影像技术进入了全新的数字医学影像时代 学影像技术进入了全新的数字医学影像时代 DSADSA 设备将不断改进 应用领域设备将不断改进 应用领域 也日益扩大 特别是在介入医学领域 展示着广阔的前景 也日益扩大 特别是在介入医学领域 展示着广阔的前景 平板探测器的工作原理及优缺点平板探测器的工作原理及优缺点 一 碘化铯 一 碘化铯 非晶硅型 非晶硅型 概括原理 概括原理 X X 线先经荧光介质材料转换成可见光 再由光敏元件将可见光信号线先经荧光介质材料转换成可见光 再由光敏元件将可见光信号 转换成电信号 最后将模拟电信号经转换成电信号 最后将模拟电信号经 A DA D 转换成数字信号 转换成数字信号 具体原理 具体原理 1 1 曝光前 先使硅表面存储阳离子而产生均一电荷 导致在硅表面产生电子 曝光前 先使硅表面存储阳离子而产生均一电荷 导致在硅表面产生电子 场 场 2 2 曝光期间 在硅内产生电子 曝光期间 在硅内产生电子 空穴对 且自由电子游离到表面 导致在硅表空穴对 且自由电子游离到表面 导致在硅表 面产生潜在的电荷影像 在每一点上电荷密度与局部面产生潜在的电荷影像 在每一点上电荷密度与局部 X X 线强度相当 线强度相当 3 3 曝光后 曝光后 X X 线图像被储存在每一个像素中 线图像被储存在每一个像素中 4 4 半导体转换器读出每一个素 完成模数转换 半导体转换器读出每一个素 完成模数转换 优点 优点 1 1 转换效率高 转换效率高 2 2 动态范围广 动态范围广 3 3 空间分辨率高 空间分辨率高 4 4 在低分辨率区 在低分辨率区 X X 线吸收率高 原因是其原子序数高于非晶硒 线吸收率高 原因是其原子序数高于非晶硒 5 5 环境适应性强 环境适应性强 缺点 缺点 1 1 高剂量时 高剂量时 DQEDQE 不如非晶硒型 不如非晶硒型 2 2 因有荧光转换层故存在轻微散射效应 因有荧光转换层故存在轻微散射效应 3 3 锐利度相对略低于非晶硒型 锐利度相对略低于非晶硒型 二 非晶硒型 二 非晶硒型 概括原理 光导半导体直接将接收的概括原理 光导半导体直接将接收的 X X 线光子转换成电荷 再由薄膜晶体管阵线光子转换成电荷 再由薄膜晶体管阵 列将电信号读出并数字化 列将电信号读出并数字化 具体原理 具体原理 1 1 X X 线入射光子在非晶硒层激发出电子线入射光子在非晶硒层激发出电子 空穴对 空穴对 2 2 电子和空穴在外加电场的作用下做反向运动 产生电流 电流的大小与入 电子和空穴在外加电场的作用下做反向运动 产生电流 电流的大小与入 射的射的 X X 线光子数量成正比 线光子数量成正比 3 3 这些电流信号被存储在 这些电流信号被存储在 TFTTFT 的极间电容上 每一个的极间电容上 每一个 TFTTFT 和电容就形成一个和电容就形成一个 像素单元 像素单元 优点 优点 1 1 转换效率高 转换效率高 2 2 动态范围广 动态范围广 3 3 空间分辨率高 空间分辨率高 4 4 锐利度好 锐利度好 缺点 缺点 1 1 对 对 X X 线吸收率低 在低剂量条件下图像质量不能很好的保证 而加大线吸收率低 在低剂量条件下图像质量不能很好的保证 而加大 X X 线线 剂量 不但加大病源射线吸收 且对剂量 不但加大病源射线吸收 且对 X X 光系统要求过高 光系统要求过高 2 2 硒层对温度敏感 使用条件受限 环境适应性差 硒层对温度敏感 使用条件受限 环境适应性差 三 三 CCDCCD 型型 概括原理 由增感屏作为概括原理 由增感屏作为 X X 线的交互介质 加线的交互介质 加 CCDCCD 来数字化来数字化 X X 线图像 线图像 具体原理 以具体原理 以 MOSMOS 电容器型为例 是在电容器型为例 是在 P P 型型 SiSi 的表面生成一层的表面生成一层 SiO2SiO2 再在上 再在上 面蒸镀一层多晶硅作为电极 给电极面蒸镀一层多晶硅作为电极 给电极 P P 型型 SiSi 衬底加一电压 在电极下面就形衬底加一电压 在电极下面就形 成了一个低势能区 即势阱 势阱的深浅与电压有关 电压越高势阱越深 而成了一个低势能区 即势阱 势阱的深浅与电压有关 电压越高势阱越深 而 光生成电子就储于势阱之中 光生电子多少与光强成正比 所以所存储的电荷光生成电子就储于势阱之中 光生电子多少与光强成正比 所以所存储的电荷 量也就反应了该点的亮度 上百万的光敏单元所存储的电荷就形成与图像对应量也就反应了该点的亮度 上百万的光敏单元所存储的电荷就形成与图像对应 的电荷图像 的电荷图像 优点 优点 1 1 空间分辨率高 空间分辨率高 2 2 几何失真小 几何失真小 3 3 均匀一致性好 均匀一致性好 缺点 缺点 1 1 转换效率低 原因是 转换效率低 原因是 CCDCCD 系统采用增感屏为其系统采用增感屏为其 X X 线交互介质 它的线交互介质 它的 MTFMTF 调调 制传递函数和制传递函数和 DQEDQE 量子检测效能都不会超过增感屏 另外 由于增感屏被量子检测效能都不会超过增感屏 另外 由于增感屏被 X X 线线 激发的荧光通常只有小于激发的荧光通常只有小于 1 1 能够通过镜头进入能够通过镜头进入 CCDCCD 2 2 生产工艺难 生产工艺难 CCDCCD 面积难以做大 需多片才能获得足够的尺寸 这便带来了面积难以做大 需多片才能获得足够的尺寸 这便带来了 拼接的问题 导致系统复杂度升高可靠性降低 且接缝两面有影像偏差 拼接的问题 导致系统复杂度升高可靠性降低 且接缝两面有影像偏差 3 3