华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科 孔祥闯 第18章 DR成像技术 华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科 孔祥闯

什么是DR？ DR (Digital Radiography )数字X线摄影 广义的DR：包括CR、DR、DSA、DF 狭义的DR：包括IDR、DDR、CCD、 多丝正比室

数字X线摄影 (Digital Radiography，DR)分类 按转换方式分类: 非直接数字摄影（Indirect Digital Radiography, IDR）:CsI/a-Si、CCD 直接数字摄影(Direct Digital Radiography, DDR)：a-Se、多丝正比室 平板探测器（Flat Panel Detector, FPD）

（一）非晶硒平板探测器技术

（一）非晶硒平板探测器技术 工作时,ａ－Ｓｅ光电导层两面的电极板间加有数千伏电压,光电导层吸收照射的Ｘ射线光量子,在非晶硒层激发出电子和空穴对，电子和空穴在偏置电压下反向运动并传到下层的薄膜晶体管（ＴＦＴ）时，到达像素电极的电荷,给存储电容充电，产生相应电荷变化，形成电信号，电信号的大小与Ｘ线投射密度呈正相关。电荷暂存在电容内，将电脉冲加到ＴＦＴ门极，ＴＦＴ导通，便把存储于漏极的电菏读出至数据读出线，后被数据放大器（电荷放大器）放大，处理并经Ａ／Ｄ变换形成对应像素的数字化图像信号。

（二）CsI/a-Si平板探测器技术 图 4

1、成像原理 由闪烁体、薄膜ａ-Ｓｉ光电二极管阵列和ＴＦＴ阵列构成。 Ｘ射线穿过人体到达闪烁体后,激发出可见光子并传递到下层的光电二极管,转换为电信号,结电容暂存电荷。将电脉冲加到ＴＦＴ门极,ＴＦＴ导通,便把该存储于漏极的电荷于源极读出至数据(读出)线,后被数据读出放大器(电荷放大器)放大、处理并进而去Ａ／Ｄ变换形成对应像素的数字化图像信号。

2、采用CsI/a-Si平板探测器的厂家 a-Si -- 目前世界上主要领先厂家都用这种技术，包括 GE、西门子、飞利浦、柯达等。像素大小139--200m.

（二）CCD探测器技术 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。

采用CCD系统的公司： 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。 单块CCD型：加拿大IDC公司的Xplorer

CCD探测器成像过程：

CCD探测器成像 成本低，易推广 转换过程多，量子检出效率DQE较低 成像质量不如其它类型的DR 可以基本满足临床影像诊断的需要

（四）多丝正比室技术

多丝正比室工作原理

（四）多丝正比室技术原理 机械扫描系统使X射线管、水平狭缝及探测器垂直方向作均匀的同步运动，到新位置再作一次水平探测记录；如此重复进行，从头到尾扫描一次就完成一幅X射线图像的拍摄。整个曝光过程完成后，在计算机内存中形成了一幅1024或2048矩阵的数字图像。 线扫描的动态范围与系统的探测灵敏度和密度分辨率有关，线扫描独特的大动态范围，当显示器质量很高时可以观察到120倍以上的动态对比图像，比传统X线机更好，可以清晰地在一次拍片中同时再现密度悬殊的软、硬组织。线扫描成像技术X线被严格限制在很窄的缝隙中，克服了散射线造成的干扰，本底噪声为“0”，探测灵敏度高，使原本被本底噪声淹没的微弱的X线也能被检测出来，能够分辨出面成像不能看到的人体组织更加细微的密度差别，密度分辨率高。

多丝正比室技术特点： 避免了X线的散射 探测灵敏度高 密度分辨率高 剂量低 扫描时间过长 图像空间分辨率有待进一步提高

多丝正比室技术 由于线扫描成像需一定的扫描时间，一张14×17英寸大小的区域最快需2秒钟，所以不能实现适时扫描，不适应心脏摄影。线扫描成像技术适合于综合性医院门诊、大量胸部拍片、体检的需要，代替传统的透视机。适合于儿童的拍片、体检、透视的需要，保护少年儿童。适合于胸部、肺部、肿瘤专科医院。适合于对育龄妇女计划生育的检查。适合于婚前体检，代替胸部透视。

FPD的特点： ＦＰＤ具有高射线吸收率、高信号转换率和传输能力，造就了ＤＲ系统高动态范围、优良低密度分辨特性、低成像剂量等品质。

FPD(Flat Panel Detector)平板探测器 使用标定、校正软件进行多种校正： 暗电流 增益不均匀性 行相关噪声 坏像素(坏像素剔除及通过邻近像素进行插值)等 以消除系统噪声、图像伪影。

FPD(Flat Panel Detector)平板探测器 平板探测器具有宽广的曝光动态范围： 动态范围是衡量探测器性能的一个关键指标。是指探测器能够线性地探测出X线入射剂量的变化 其最低剂量与最高剂量之比。假如DR探测器能线性地探测出剂量变化最低值是1μGy ，剂量低干1μGy时输出都是0 ；能探测的最高值是10mGy ，剂量再高输出也是相同。 那么两输人剂量高低之比是1μGy：10mGy= 1：10000（即10的4次方）为该探测器的动态范围。        

FPD(Flat Panel Detector)平板探测器 平板探测器具有宽广的曝光动态范围

（五）数字化透视（Digital Fluoroscopy,DF） FPD能以一当四，取代影像增强器、光学系统、摄像机和模数转换器，而上述每一个环节所造成的失真、噪声和分辨率下降都被避免了,从而大大提高了影像质量。

（六）FPD原理的比较

（七）DR的技术优势 图像空间分辨率高，图像清晰、细腻。 动态范围大，恒定优异的图像质量,探测器具有很大的动态范围,消除因曝光条件不当而重照现像 余辉小，曝光后几乎没有残影，且两次曝光时间间隔短。 密度分辨率很高，用数字放射摄影可以看出对比度低于1%、直径大于2mm的物体。 摄影剂量小，只有平片系统的1/3~1/4。 易于图像存储、传输，易于接入PACS系统。

（七）DR的临床应用优点 （2）图像传输加快98%。 （3）不需要暗室。 （4）各种成本的节省（废片率，暗夹，劳动强度，检查时间）。 （1）与传统胶片—屏幕式成像相比，极大地提高工作效率 －不需处理胶片和暗盒,平均缩短检查时间62%。数字X射线摄影检查完成后，仅需要2min左右就可以把图像提供给放射医师进行阅片，而CR检查和传统胶片平均需要7min左右才能准备好为医师阅片所用。数字X射线摄影与传统片—屏X射线摄影相比检查时间缩短了62%; 而与计算机X射线摄影(CR)相比缩短了近7%， （2）图像传输加快98%。 （3）不需要暗室。 （4）各种成本的节省（废片率，暗夹，劳动强度，检查时间）。

(1)双能减影（Dual Energy Subtraction，DES) 双能量减影法可以把不同吸收系数的组织分开,把骨组织或软组织从Ｘ线图像中除去,得到仅含软组织或骨组织的图像。在一次屏气过程中,相继使用两个不同的管电压曝光(120ｋＶ,200ｍＡｓ和60ｋＶ,100ｍＡｓ),来取得两帧图像,两片会有不同的光密度分布,对两片进行加权相减,即可分别得出骨骼或软组织单一成分的分布图像。

(1)双能减影（Dual Energy Subtraction，DES) Conventional DR Soft tissue image Bone image 双能减影后得到一幅软组织图像和一幅骨骼图像。

双能减影（Dual Energy Subtraction，DES) 结核球（部分钙化）

双能减影（Dual Energy Subtraction，DES)

双能减影（Dual Energy Subtraction，DES) 右下肺野还未完全实变的肺炎

病例1：呼吸困难1年，加重2个月。 病理： 小细胞癌

（2）DR组织均衡技术 在常规X线摄影时，很难用一种摄影条件，将不同厚度，不同层次的脊柱拍照出来，例如，颈胸结合部，腰骶结合部等。在以上部位投照时，如果曝光条件大，则厚度大的椎体会显示较好，而厚度小的椎体会因过度曝光而黑化。

（2）DR组织均衡技术 组织均衡就是在保持相关主要区域的适当对比度前提下，提高厚薄区域的对比度。 它有两个参数：area和strength，前者表示进行组织均衡补偿的范围，后者表示强度。

加组织均衡 未加组织均衡

DR操作技术 检查资料的录入 曝光参数设置:AEC（automatic exposure control） 图像后处理

DR质量控制 方面很多 措施规范

DR临床应用体会

Philips FPD技术参数 非晶态硅(良好的动态响应) 探测器尺寸: 43 x 43公分 图像矩阵: 3001 x 3001 像素尺寸: 143 微米 像素深度: 14位 6 µm Needle diameter

完善的图像处理 1 cm 数据提取范围野--- ranger fields

宽广灰阶范围 一次曝光即可得到从骨骼到软组织的所有信息 并可通过窗宽窗位的调节显示你所感兴趣区（ROI）

多频均衡无伪影处理(UNIQUE) 多频均衡 UNIQUE 边缘增强 伪影

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