TFT X 线平板探测器

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tft x 线平板探测器






1995年rsna上推出第一台平板探测器（flat panel detector）设备以来，随着近年平板探测技术取得飞跃性的发展，众生产商和研究人员已经将平板数字x线探测器从实验室带到了临床使用中，由于平板探测器具有的高灵敏性，宽动态范围及数字化图像的低畸变等优势，医院用户正在不断增多，平板技术也逐渐走向普及，平板数字x线成像技术成为引发x线诊断影像革命的中坚力量。




在平板探测器的研发和生产过程中，平板探测技术可分为直接和间接两类。近年来平板探测技术取得了飞跃的发展，由于直接转换式的平板探测器研发较为复杂，早期实验室研究不能方便的用于商业化生产，而间接转换式的平板探测器由研发到商业规模化生产较为方便易行，所以早期的平板探测器新产品中大多数采用的都是间接转换方式，但随着近年直接转换平板探测器研发的突破进展，其技术已经逐渐成熟，很多公司相继推出了具有更高图像质量的直接转换式的平板探测器系统产品。




间接转换式的平板探测器结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非晶硅层(amorphous silicon,a-si)再加tft阵列构成。其原理为闪烁体或荧光体层经x射线曝光后，将x射线光子转换为可见光，而后由具有光电二极管作用的非晶硅层变为图像电信号，最后获得数字图像。在间接转换式的图像采集中，由于有转换为可见光的过程，因此会有光的散射问题，从而导致图像的空间分辨率极对比度解析能力的降低。闪烁体目前主要有碘化铯(csi，也用于影像增强器)，荧光体则有硫氧化钆(gos，也用于增感屏)，采用csi+a-si+tft结构的有trixell和ge公司等，而采用gos+a-si+tft有canon和瓦里安公司等。




众所周知，信息通过影像链中的成像环节，或多或少会有噪声和畸变，因此经过的环节越少，信息的保真度也越高。由以上的原理我们可以了解到间接转换方式的原理决定了在转换x线的过程中不可避免的会出现散射现象，此过程和其中的荧光材料与影像增强器加ccd摄像机的原理相同，很难在高空间分辨率和高s/n特性上同时得到满意结果。




直接转换式的平板探测器结构主要是由非晶硒层(amorphous selemium，a-se)加薄膜半导体阵列(thin film transistor array，tft)构成的平板检测器。由于非晶硒是一种光电导材料，因此经x射线曝光后直接形成电子-空穴对，产生电信号，通过tft检测阵列，再经a/d转换获得数字化图像。从根本上避免了间接转换方式中可见光的散射导致的图像分辨率下降的问题。虽然在技术上和生产工艺上要求很高，但却是获得高图像质量的理想方式，业内普遍认为直接转换方式的平板探测器是最终发展方向。采用这一技术的有新医科技、hologic、岛津、anrad公司等。




直接转换式的平板探测器具有理论界限值的卓越分辨率和量子探测率，不仅具备可高分辨率以清晰显示微小病灶，而且具有高灵敏度可大幅降低曝光射线量。




直接转换式的平板探测器由于能量转换方式及信号传递方式的先天优势，因此在整个空间频率范围内具有较高的“调试传递函数（mtf）”值，mtf基本上达到了几近理论值的mtf特性。在临床中能更清晰的显示细小的细微的病灶影像。




直接转换式的平板探测器无论在低分辨率时还是在高分辨率时均具有极高的dqe值。对于大物体的检出能力与间接转换式的平板探测器大致相同，但对于微小病变，直间转换式平板探测器的检出能力更强。（间接转换型的dqe低频时虽然显示高值，但在2lp/mm以上时，其值急剧减小。）




在现有生产直接转换式的平板探测器厂家中，新医科技/comed无疑是最突出的生产商之一，在从技术研发到进入临床使用的各环节都居于比较领先的地位。为保证向客户提供高图像质量的设备，从研发伊始新医科技就选择了最具优势的直接转换式的平板探测器作为研发方向。




早期直接转换式的平板探测板虽然与新医科技目前推出的新一代直接转换式的平板探测器同样拥有高分辨率、图像细腻、能量直接转换等优点，但由于对温度环境要求高（15-30℃）和成像速度较慢(图像预览＞10秒,刷新40秒)等不足之处，不是很被国内外 x 线机厂商和临床用户所认同。






新医科技历经多年的研发试验，投入大量的人力物力，现成功推出新一代非晶硒探测板，在技术上取得重大进展，实现工作环境适应性在目前所有平板探测器中最好；温度：5-40℃、湿度：10%－80%，成像时间：5-7秒，成像面积：14”x17”，像素尺寸：139um2，成像矩阵：3kx2.6k(786万)，总像素：786万，图像灰阶：14bits 16,384；图像空间解析度、锐利度特别好，被业内人士视为图像的金标准。



图像诊断中常规x线摄影高达70%，因此常规摄影图像质量的提高和曝光剂量的减低，图像实时显示，优化工作流程在图像诊断系统中具有重要影响。而平板dr可以很好的满足上述要求，各主要x线机厂家设备的生产厂家均推出了平板dr，其中主要以间接转换为多，如philips、canon、ge等厂家，也有相当部分采用了直接转换方式，如新