DR平板探測器常識——非晶硒和非晶矽平板探測器的區別

DR平板探測器常識——非晶硒和非晶矽平板探測器的區別

    在數字化攝片中，X線能量轉換成電信號是通過平板探測器來實現的，所以平板探測器的特性會(hui) 對DR圖像質量產(chan) 生比較大的影響。選擇DR必然要考慮到平板探測器的選擇。平板探測器的性能指標會(hui) 對圖像產(chan) 生很大的影響，醫院也應當根據實際需要選擇適合自己的平板探測器。

    DR平板探測器可以分為(wei) 兩(liang) 種：非晶硒平板探測器和非晶矽平板探測器，從(cong) 能量轉換的方式來看，前者屬於(yu) 直接轉換平板探測器，後者屬於(yu) 間接轉換平板探測器。

    非晶硒平板探測器主要由非晶硒層TFT構成。入射的X射線使硒層產(chan) 生電子空穴對，在外加偏壓電場作用下，電子和空穴對向相反的方向移動形成電流，電流在薄膜晶體(ti) 管中形成儲(chu) 存電荷。每一個(ge) 晶體(ti) 管的儲(chu) 存電荷量對應於(yu) 入射X射線的劑量，通過讀出電路可以知道每一點的電荷量，進而知道每點的X線劑量。由於(yu) 非晶硒不產(chan) 生可見光，沒有散射線的影響，因此可以獲得比較高的空間分辨率。

非晶矽平板探測器由碘化銫等閃爍晶體(ti) 塗層與(yu) 薄膜晶體(ti) 管或電荷耦合器件或互補型金屬氧化物半導體(ti) 構成它的工作過程一般分為(wei) 兩(liang) 步，首先閃爍晶體(ti) 塗層將X線的能量轉換成可見光；其次TFT或者CCD，或CMOS將可見光轉換成電信號。由於(yu) 在這過程中可見光會(hui) 發生散射，對空間分辨率產(chan) 生一定的影響。雖然新工藝中將閃爍體(ti) 加工成柱狀以提高對X線的利用及降低散射，但散射光對空間分辨率的影響不能*消除。

 一、不同平板探測器的比較

    評價(jia) 平板探測器成像質量的性能指標主要有兩(liang) 個(ge) ：量子探測效率和空間分辨率。DQE決(jue) 定了平板探測器對不同組織密度差異的分辨能力；而空間分辨率決(jue) 定了對組織細微結構的分辨能力。考察DQE和空間分辨率可以評估平板探測器的成像能力。

（1）影響平板探測器DQE的因素

    在非晶矽平板探測器中，影響DQE的因素主要有兩(liang) 個(ge) 方麵：閃爍體(ti) 的塗層和將可見光轉換成電信號的晶體(ti) 管。

    首先閃爍體(ti) 塗層的材料和工藝影響了X線轉換成可見光的能力，因此對DQE會(hui) 產(chan) 生影響。目前常見的閃爍體(ti) 塗層材料有兩(liang) 種：碘化銫和硫氧化釓。碘化銫將X線轉換成可見光的能力比硫氧化釓強但成本比較高；將碘化銫加工成柱狀結構，可以進一步提高捕獲X線的能力，並減少散射光。使用硫氧化釓做塗層的探測器成像速度快，性能穩定，成本較低，但是轉換效率不如碘化銫塗層高。

    其次將閃爍體(ti) 產(chan) 生的可見光轉換成電信號的方式也會(hui) 對DQE產(chan) 生影響。在碘化銫(或者硫氧化釓)+薄膜晶體(ti) 管(TFT)這種結構的平板探測器中，由於(yu) TFT的陣列可以做成與(yu) 閃爍體(ti) 塗層的麵積一樣大，因此可見光不需要經過透鏡折射就可以投射到TFT上，中間沒有可以光子損失，因此DQE也比較高；在碘化銫+CCD(或者CMOS)這種結構的平板探測器中，由於(yu) CCD(或者CMOS)的麵積不能做到與(yu) 閃爍體(ti) 塗層一樣大，所以需要經過光學係統折射、反射後才能將全部影像投照到CCD(或者CMOS)上，這過程使光子產(chan) 生了損耗，因此DQE比較低。

    在非晶硒平板探測器中，X線轉換成電信號*依賴於(yu) 非晶硒層產(chan) 生的電子空穴對，DQE的高低取決(jue) 於(yu) 非晶硒層產(chan) 生電荷能力。總的說來，CsI+TFT這種結構的間接轉換平板探測器的極限DQE高於(yu) a-Se直接轉換平板探測器的極限DQE。

（2）影響平板探測器空間分辨率的因素

    在非晶矽平板探測器中，由於(yu) 可見光的產(chan) 生，存在散射現象，空間分辨率不僅(jin) 僅(jin) 取決(jue) 於(yu) 單位麵積內(nei) 薄膜晶體(ti) 管矩陣大小，而且還取決(jue) 於(yu) 對散射光的控製技術。總的說來，間接轉換平板探測器的空間分辨率不如直接轉換平板探測器的空間分辨率高。

    在非晶硒平板探測器中，由於(yu) 沒有可見光的產(chan) 生，不發生散射，空間分辨率取決(jue) 於(yu) 單位麵積內(nei) 薄膜晶體(ti) 管矩陣大小。矩陣越大薄膜晶體(ti) 管的個(ge) 數越多，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、量子探測效率與(yu) 空間分辨率的關(guan) 係

    對於(yu) 同一種平板探測器，在不同的空間分辨率時，其DQE是變化的；極限的DQE高，不等於(yu) 在任何空間分辨率時DQE都高。DQE的計算公式如下：

DQE=S2×MFT2/NSP×X×C 

S：信號平均強度；MTF：調製傳(chuan) 遞函數；X：X線曝光強度；NPS：係統噪聲功率譜；C：X線量子係數

    從(cong) 計算公式中我們(men) 可以看到，在不同的MTF值中對應不同的DQE，也就是說在不同的空間分辨率時有不同的DQE。

    非晶矽平板探測器的極限DQE比較高，但是隨著空間分辨率的提高，其DQE下降得較多；而非晶硒平板探測器的極限DQE不如間接轉換平板探測器的極限DQE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，DQE反而超過了非晶矽平板探測器。這種特性說明非晶矽平板探測器在區分組織密度差異的能力較強；而非晶硒平板探測器在區分細微結構差異的能力較高。 

三、不同類型的平板探測器在臨(lin) 床上的應用

    由於(yu) DQE影響了圖像的對比度，空間分辨率影響圖像對細節的分辨能力。在攝片中應根據不同的檢查部位來選擇不同類型平板探測器的DR。重點在於(yu) 觀察和區分不同組織的密度，因此對密度分辨率的要求比較高。在這種情況下，宜使用非晶矽平板探測器的DR，這樣DQE比較高，容易獲得較高對比度的圖像，更有利於(yu) 診斷；對於(yu) 象四肢關(guan) 節、乳腺這些部位的檢查，需要對細節要有較高的顯像，對空間分辨率的要求很高，因此宜采用非晶硒平板探測器的DR，以獲得高空間分辨率的圖像。目前絕大多數廠家的數字乳腺機都采用了非晶硒平板探測器，正是由於(yu) 乳腺攝片對空間分辨率要求很高，而隻有非晶硒平板探測器才可能達到相應的要求。

    由此可見，不同類型的平板探測器由於(yu) 材料、結構、工藝的不同而造成DQE和空間分辨率的差異。DQE影響了對組織密度差異的分辨能力；而空間分辨率影響了對細微結構的分辨能力。目前還沒有一款DQE和空間分辨率都做得很高的平板探測器，因此需要在兩(liang) 者間做一個(ge) 平衡。所以在購買(mai) 和使用DR時，應該根據購買(mai) DR的主要用途和具體(ti) 的檢查部位去選擇和使用不同類型平板探測器的DR，隻有這樣才能拍攝出zui有利於(yu) 診斷的圖像。