数字化X射线摄影技术

lintong110

本文将就dr的命名和分类、新的技术和应用以及数字化和cad三个方面介绍本次会议的所见以及个人的一些看法。
一、dr的命名和分类
dr的分类还是不很统一，归纳起来目前大致有以下几种方式:
1. 按读出方式分类
　　读出方式是指从x射线曝光到图像的显示过程，可以分为直接读出方式(direct readout)和非直接读出方式(nondirect readout)。直接读出方式是指从x射线曝光到图像的显示过程没有更多的人为干预，病人经过x射线曝光后，医生即可在显示器上观察到图像。这一技术最先提出的是瑞士swissray公司，它的产品称为ddr，其中d的含义即为直接读出(direct readout)的意思。ddr有别于日本fuji公司的cr(computed radiography)，因为后者需用成像板(imaging plate，简称ip板)进行x射线曝光，之后ip板需要用读出器(reader)去扫，再在显示器上显示，因此是一种非直接读出方式。
2. 按转换方式分类
　　可以分为直接转换方式(direct convert)和间接转换方式(indirect covert)。最早是杜邦公司的产品，命名为dr-direct raytm，其所谓的direct (直接)就是指直接转换方式。这一方式采用的器件在经过x射线曝光后，x射线光子直接转换为电信号，而不像间接转换方式的器件先要将x射线光子转变为可见光，然后再转换为电信号。
　　这两种转换方式的技术所采用的器件有平板检测器(flat pannel detector，简称fpd)，也有采用其他器件和结构的。当然两种方式所采用的fpd结构是不同的。
3. 按工作方式分类
　　传统放射科工作分为透视和照相两大部分，因此人们将数字化技术也分为透视和照相两类，即数字化透视(digital fluorography简称df或dsi，dsf)和数字化照相(digital radiography简称dr)。数字化透视有用影像增强器(i.i.)加上摄像机采集信号和用fpd采集信号两类。数字化照相则分为直接转换方式(ddr，direct digital radiography)和间接转换方式(idr，indirect digital radiography)。直接方式采用的器件有用直接方式的fpd和电离室、硒鼓等； 间接方式采用的器件有用间接方式的fpd和其他器件如cr的ip板、电荷耦合器件(charge coupling device，ccd)、互补型金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)等。
　　从以上的各种分类方法来看dr应该是一个泛指的、广义的名词，它包括了各类数字化x射线摄影(digital radiography)技术。单从dr这一名称，无法了解设备的技术和性能，并且常常会被由其带来的一些模糊概念所混淆。因此应从技术的角度了解其技术基础和实现这一技术所采用的器件才能对设备有正确的了解。以下简单地介绍目前采用各类技术的有关公司，以便了解各公司产品所采用的技术。
1. 成像板技术(ip technique)
　　即cr(computed radiography)。cr是用类似增感屏的ip板经x射线曝光后，再经读出器用激光扫描并光电转换后获得电信号，后者再经a/d转换、处理、形成数字图像。虽然cr也属于dr范畴，不过多年来已成为一特定的名词，因此已不陌生也不会为人们所混淆。目前采用此技术的公司有三类: 其一是各胶片制造商，如fuji，柯达，agfa，konica公司等； 第二类是x射线主机生产厂，如西门子(机型为dlr，digiscan 3)，飞利浦(机型为pcr，ac 500，ac 5000)公司等，第三类是有些数字化仪(digitizer)生产厂或小公司如lumisys，angstrom，phormax，orex公司等。
2. 平板检测器技术(fpd technique)
　　fpd可分为直接和间接两类。
　　直接fpd的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射线曝光后由于电导率的改变就形成图像电信号，通过tft检测阵列，再经a/d转换、处理获得数字化图像在显示器上显示。采用这一技术的有drc，东芝，岛津，anrad公司等。
　　间接fpd的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 silicom，a-si)再加tft阵列构成的平板检测器。此类平板的闪烁体或荧光体层经x射线曝光后，可以将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，经过tft阵列其后的过程则与直接fpd相似，最后获得数字图像。间接fpd由于有可见光的转换过程，因此会有光的散射问题，而影响图像的分辨率。闪烁体目前主要有碘化铯(csi)，荧光体则有硫氧化钆(gdso，gdso一般用的是柯达公司的lanex增感屏)，采用csi+a-si+tft结构的有trixell和ge公司等，而采用gdso+a-si+tft有canon和瓦里安公司等。
3. 其他技术
　　包括采用ccd或cmos器件以及线扫描技术等。其中采用ccd和cmos器件的结构，包括可见光转换屏，光学系统和ccd或cmos。x射线是先通过由闪烁体或荧光体构成的可见光转换屏，将x射线光子变为可见光图像，而后通过光学系统由ccd或cmos采集转换为图像电信号。它所用的可见光转换屏同样有用csi和gdso两类材料之分。采用csi+ccd有swissray(4片ccd元件)，wuestec(2片ccd元件)，aid(1片ccd元件)，apelem，trex等公司。采