数字化X线摄影平板探测器的研究进展

系统
电荷耦合器件探测器 （ -.9:+),-=384)@ @)J5-)， DD7 ）
图!
" 种不同类型的数字化 # 线摄影探测器结构示意图
由于 JJ’ 与 & 线闪烁体之间必须使用光学耦合，因此， 基 于 JJ’ 的 & 线 探 测 器 的 最 大 不 便 之 处 在 于 所 需 的 探 测 器 系 统 的厚度， 尽 管 该 系 统 是 直 接 读 取 数 字 化&线 探 测 器 ， 但从严格 该项技术不构成为数字化 & 意义上讲 JJ’ 并不是平板探测器。 线摄影的主流技术。
不同种类、 不同工作机制的平板探测器成为近年来数字化 & 线 摄影技术的研究热点。目前我国少数医院已陆续引进各种类 本 文 就 近 来 数 字 化&线 摄 影 平 型数字化 & 线摄影机应用临 床 ， 板探测器的研究进展及技术特征进行综述， 以期为合理引进、 使用、 评价数字化 & 线摄影技术提供有益参考。
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平板探测器 电极和 ()(的尺寸以及这些元件间的距离的大小。 对应于探测器像素单元大小 空间分辨率大多在 %C,$"C32D E ’’ （ 像 素 矩 阵 介 于 % &&&B% &&&$" &&&B" &&& 之 间 ） ， 为 !"#$%&&!’ ， 但在一些特殊的应用中， 如 在 乳 腺*线 摄 影 ， 需要更高的空间 分辨率， 此时， 探测器像素不超过 !&&!’ 。 探测器元件的尺寸和距离仅仅为我们提供了系统 的 最 大 空间分辨率， 由于光的散射或电荷的扩散造， 探测器的有效 空 间分辨率会有所损失， 但对于直接转换探测器， 有效空间分 辨 率接近最大空间分辨率。
作者简介： 王鹏程， 教授， 主要从事放射治疗机数字平台研究； 张富利， 硕士研究生。 本课题由山东省卫生厅 !$$% 年度计划课题资助。
!"" # 年第 ! 期 ・ 医疗卫生装备
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综
述
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体管阵列单元即为平板探测器的像素单元。像素单元的大小 在 !"#$%&&!’ ， 如图 % 所示。 数据输出电路位于 ()(阵列即电荷 收集电极周边。阵列的顶层由 * 线或光敏器件构成。使用 * 线 闪烁体加光敏二极 管构成的探测器称 之 为 间 接 转 换 ()( 探测器， 使 用 对*线 敏感的半导体探测 器就称之为直接转 换 ()( 探 测 器 。 % 种 类 型*线 影 像 探 测 器结构如图 ! 所示。 光电二极管或
的数字化*线摄影系统多采用此类平板探测器。
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直接转换式 ’(’ 平板探测器
直 接 转 换 探 测 器 结 构 如 图!（ 所示， 它 包 括!个 半 导 体* <） 线光子电离层（ 非晶硒半导体层） ， *线光子与非晶硒半导体层 作用产生电离电荷， 这 些 电 荷 直 接 聚 集 在 ()( 集 电 极 ， 经电荷 并且具有非常 放大器输出。非晶硒具有极好的 * 线探测性质， 高的空间分辨率， 故得以广泛使用
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数字图像文件的大小 应用平板探测器所得的图像尺寸的大小取决于灰 阶 分 辨
为 率和像素矩阵的大小。 一幅图像的大小通常在 :$!:N 之间。 了减小图像大小， 提高图像传输效率， 一些生产厂家将生成 图 像进行后处理， 生成感兴趣区（ 如图像分割和清除无用的图 像 边界） ， 这样可以将少量的数据传输到了存储器系统中。
较了不同类型探测器结构之差异， 并给出了描述数字化 & 线摄影平板探测器的技术指标。 中图分类号： ;P""L
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综
述
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数字化 $ 线摄影平板探测器的研究进展
王鹏程
（ 泰山医学院 摘要 关键词
张富利
泰安市
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近 % 年来数字 & 线摄影技术得以临床应用，本文综述了用于数字 & 线摄影的各种平板探测器的研究进展， 比 数字 & 线摄影； 平板探测器 文献标识码： Q 文章编号： #$$%-FFRF （ !$$L ） $!-$$!R-$%
& 平板探测器的重要特性 &%$ 探测器的尺寸
为了满足放射学检查的要求，探测器的面积应至少是
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坏像素点 平板探测器由于其制造工艺的限制，必然存在坏像素点，
这些像素无助于图像的形成。由于坏 !!! 下转第 "# 页 !! ）
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!"" # 年第 ! 期・ 医疗卫生装备
综
述
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图 & 平板探测器 ’(’ 结构示意图
如整个脊柱或整条腿） 可 ="<’B",<’。对于较大 的 检 查 部 位 （ 先摄取多个单幅图像，然后再将其拼贴起来获得我们所 需 要 的照片影像 +#-。
图"
闪烁晶体光散射与 - 线半导体中电离电荷的传输
*线 半 导 体 产 生 的 电 荷 由 ()( 收 集 电
数字化 & 线摄影（ 是利用电子技术 7()(*+, .+7(2).+01/ ， ’A） 将 & 线信息转化为数字化电子载体的 & 线成像方法。 & 线在穿 并 过 人 体 后 作 用 于&线 平 板 探 测 器 （ >,+* 0,+*5 75*58*2.B CD’） 转化为数字化信息， 形 成&线 衰 减 数 字 矩 阵 ， 由计算机进行处 理重建图像。由于数字化图像较传统胶片成像在成像速度、 图 像后处理、 图像显示、 图像传输及存储、 图像分辨率和图像信 息显示等方面具有显著优势， 自 #EF" 年 D+0(6 DG 首次报道可进 探索不同类型、 行直接数字化摄影的平板探测器的研究后 ，
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基于薄膜晶体管 6A2AH的平板探测器 不能直 接 用 于 形 成 实 际 大 小 的 影 像 ， JJ’ 晶片面积很小，
为此， 研制可进行大面积 & 线成像的薄膜晶体管阵列（ *1(6->(,9 成为研究焦点 H!B%BLI。 ;C; 是采用多层真空溅射技 *.+63(3*2.， ;C;） 术在玻璃基底形成半导体层阵列， 即薄膜晶体管阵列。薄膜晶
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附加噪声 平 板 探 测 器 系 统 的 附 加 噪 声 的 主 要 来 源 是 ()( 自 身 的 热
噪声、 预放大器的噪声以及线噪声。降低 ()( 平板探测器系统 噪声有多种方法， 如 JKL?KMF 等 人 +!&- 的 无 响 应 像 素 的 复 合 排 列 方法。
。 为了提高非晶硒半导体
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像素尺寸和空间分辨率 平板探测器空间分辨率由探测器像素单元决定， 如 ()( 集
极收集， 收集的电 荷 量 与 探 测 器 接 受 的 * 线 量 成 正 比 。 ()( 数 据读出时，每次读取一行电荷值。门控信号控制数据读出过 程。当门控电压设置为高电位时， 此行所有 ()( 传导所收集的 像素电荷， 电荷信号经电荷放大器和乘法器放大输出。因此， 在读取某行电荷信号的过程中，每一条数据线都传输相应像 素的信息， 探测器每条门控线都配有一条数据线。 ()( 数据读 取过程非常迅速， 这使 * 线实时数字成像成为可能 。
+:。目前以 ;9公司为代表 了探测器系统的量子检出效率（ 789）
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填充因子 以 ()( 作 为 信 号 读 取 机 制 的 平 板 探 测 器 的 几 何 填 充 因 子
就是像素存储电容所占的像素区域面积的分数。像素越小， 几 何填充因子越低，这是由于就成像像素而言存在一个最 小 的 尺寸， 因此， 分辨率越高其几何填充因子就越低， 从而量子检 就越低， 分辨率与量子检出效率相互制约。 出效率（ 789 ）