文档介绍：数字摄影双能量减影的原理与发展及其在胸部检查中的应用
作者:邢学玲马永强李琳秦东京
【关键词】数字化X射线摄影;胸片;肺结节
【关键词】数字化X射线摄影;胸片;肺结节
数字化X射线摄影(Digital Radiography,DR)是由探测器、扫描控制器、系统控制器、系统控制器、影像监示器组成的X线数字化采集系统。广义上的DR包括数字化X线机、D的DR、基于平板探测器(Plat Panel Detector,PPD)的DR、基于线阵扫描的DR等等。根据探测技术不同DR系统分为直接数字化摄影系统(Direct Digit Radiography,DDR)和间接数字化摄影系统(Indirect Digit Radiography,IDR)。DDR是指采用平板探测器技术直接将X线光子转换为数字信息的摄影系统,这是狭义的数字化X射线摄影技术。数字摄影双能量减影(Dual Energy Subtraction,DES)就是基于这一技术实现的。
减影(Subtraction Image,SI)的概念早在1925年即被提出,1934年Ziedesdes plantes发明了胶片减影的方法,1978年Winsconsin大学课题组织设计出数字影像处理器[1]。1980年数字影像的奠基人Mistretta宣告了数字减影血管造影(Digit Subtraction Angiography,DSA)研究成功。DSA这一表述为自身进行确切定义的的同时也含露出其应用的缺憾――它不能减影并分离出血管以外的组织影像,如从软组织中分离骨组织影像。这一难题启动了双能量减影技术的研究,它的技术核心是应用两种X射线光量子进行摄影,该技术早在1983年与胸片数字化技术研究的同时就进行了临床应用研究。但这时的数字化X射线摄影由于其影像空间分辨率低下,限定了减影技术的临床应用的范围。进入新世纪以来,伴随着非晶硒(aSe)平板探测器DR的发明,双能量减影技术临床应用研究正在其深度和广度上焕然一新[2~4]。
1 非晶晒平板探测器DR原理
非晶晒(aSe)平板探测器DR克服了前一代空间分辨率低的弊端,这种技术利用光导半导体材料俘获入射的X线光子,直接将接收到的X线光子转换成电荷,再由薄膜晶体管(TFT)阵列将产生的电信号读出即可获得数字化的X射线影像[5],这种工作方式的最大优点是完全克服了非直接转换技术探测器由增感屏或闪烁体中的光线散射造成的图像模糊效应,因而有非常高的空间分辨率。
当入射人体的X线光子受到不同组织的吸收衰减,最后作用于电子暗合的硒层上,由于X线强弱不同,硒层光导体按吸收X线能量的大小产生成比例的正负电荷对,顶层电极与积电矩阵间的高电压在硒层产生电场,使正负电荷相分离,正电荷移向积电矩阵直至储存于薄膜晶体管内的电容器,矩阵电容器所存的电荷与X线强度成正比,这些电荷信号被存储在TFT的极间电容上。每个TFT和电容就形成一个像素单元,每个像素区内有一个场效应管,在读出该像素单元电信号时起开关作用。从而保证扫描电路按顺序逐一读取每个矩阵电容单元的电荷,并将电信号转换为数字信号进一步形成图像。直接转换技术彻底避免了非直接转换技术中可见光散射效应。
2 双能量减影技术原理
诊断性X线摄片所使用的是低能X线束,它在穿行人体组织的过程中,主要发生光电吸收