全国卫生专业技术资格考试指导放射医学技术中级
专业知识DR技术
一、概 述
1986年，随着DSA（Digital subtraction angiography）技术的问世，在布鲁塞尔第15届国际放射学术会议上首次提出数字化X线摄影（Digital radiography，DR）的物理学概念，开启了计算机技术与传统X线成像技术结合的发展进程。
常规X线检查实现数字化最早的是X线I.I-TV系统，开始时将摄像管输出的视频信号经A/D转换成数字信号输入给计算机重建出图像。CCD摄像机问世后，替代了原来的摄像管，CCD可将影像增强器输出屏的影像直接转换成数字信息输入计算机。当时称此设备为DR。
后来，CR问世，率先实现了常规X线摄影的数字化。20世纪90年代后期，薄膜晶体管（TFT）阵列等新技术推出，使数字X线摄影的探测器研制取得突破性进展，多种类型的固态一体化平板探测器(Flat panel detector，FPD)投入临床应用，将此类成像技术称为DR。
由于各生产厂家在DR成像设备中采用的成像元器件及成像方式不同，DR的设备类型越来越多。
随着硬件及软件不断的研发，DR的成像功能也越来越扩展，图像显示由静态到动态，由平片到体层，由重叠到减影，由局部
到全长。设备的改进推动着医学影像技术和医学影像诊断学的发展。
二、直接转换式平板探测器 （一）概念
直接转换式平板探测器名称中有两层含义，一是直接转换，系指该探测器利用的光导半导材料是非晶硒，非晶硒俘获入射的X线光子后，直接将接收到的X线光子转换成电信号，故称其为直接转换。二是平板，系指探测器的单元阵列采用的是薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)技术。制成的探测器外形类似平板状，所以，这种探测器称为直接转换式平板探测器。
多丝正比电离室探测器虽属直接转换式，但其结构非板形，是一种狭缝扫描装置，不属于平板探测器。
（二）成像原理
透过被照体的X线照射到平板探测器的非晶硒层时，由于非晶硒的导电特性被激发出电子-空穴对，即一对正负电子。该电子-空穴对在外加偏置电压形成的电场作用下被分离并反向运动，负电子跑向偏压的正极，正电子跑向偏压的负极，于是形成电流。电流的大小与入射X线光子的数量成正比，这些电流信号被存储在TFT的极间电容上。
每个TFT形成一个采集图像的最小单元，即像素。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。在读出控制信号的控制下，开关导通，把存储于电容内的像素信
号逐一按顺序读出、放大，送到A／D转换器，从而将对应的像素电荷转化为数字化图像信号。信号读出后，扫描电路自动清除硒层中的潜影和电容存储的电荷，为下一次的曝光和转换做准备。
三、间接转换式平板探测器 （一）概念
间接转换型探测器系指X线影像信息在转换为电子信号过程中，中间需要经过光电转换之后再变为电信号。属于此类型的探测器有：间接转换式平板探测器（碘化铯+非晶硅，或使用硫氧化钆/铽+非晶硅）和闪烁体+CCD阵列探测器。因闪烁体+CCD阵列探测器在制作过程中，闪烁体和CCD阵列之间需要有一定的距离，故探测器外形尺寸较厚，不属平板探测器。
（二）非晶硅平板探测器成像原理
位于探测器顶层的碘化铯(CsI)闪烁晶体，受到X线照射后，由于它的特性将入射的X线光子转换为可见光，可见光激发碘化铯层下的非晶硅光电二极管阵列，使光电二极管产生电流，从而将可见光转换为电信号，在光电二极管自身的电容上形成储存电荷。
每一像素电荷量的变化与入射X线的强弱成正比，同时，读出阵列还将空间上连续的X线图像转换为一定数量的行和列构成的总阵式图像。点阵的密度决定了图像的空间分辨率。在时序控制器的统一控制下，居于行方向的行驱动电路与居于列方向的读取电路将电荷信号逐行取出，转换为串行脉冲序列并量化为
数字信号。获取的数字信号经通信接口电路传至图像处理器，从而形成X线数字图像。
四、直接与间接方式性能比较 （一）非晶硒平板探测器的评价
1．非晶硒FPD的最大优点是X线光子直接转换成电信号，无中间环节，不存在其他类型DR探测器因增感屏或闪烁体引起光线散射而造成的图像模糊效应，避免电信号的丢失和噪声的增加，提高空间分辨力。
2．非晶硒光导材料的分辨率特性好，灵敏度高，因此量子检测效率（Detective quantum efficiency，DQE）和MTF高，空间分辨率可达3.6lp／mm，动态范围可达104—105，图像层次丰富，图像质量好。
3．非晶硒的吸收效率高，转换特性在110000范围内是线性的，曝光宽容度大，容许一定范围内的曝光误差，通过影像后处理修正图像质量；配合自动曝光控制功能，可基本杜绝因曝光参数选择不当所致重复摄影。
4．非晶硒FPD对环境要求高，需要较高的偏置电压；另外以硒为基础的探测器由于曝光后存在的潜影滞后，刷新速度慢，动态摄影速度受到。
5．大面积的TFT生产工艺复杂，在工业生产中存在较大难度。
（二）非晶硅平板探测器的评价
1.和非晶硒平板探测器一样，非晶硅平板探测器同样具有成像速度快、良好的空间及密度分辨率、高信噪比、直接数字输出等优点，其临床应用基本相同。
2.与非晶硒平板探测器成像方式相比，非晶硅光电二极管是将荧光材料转换的可见光再转换成电子信号的。X线一旦被转换成可见光，就会产生一定的散射和反射，使得有价值的信息丢失或散落，从而在一定程度上降低了X线感度和空间分辨率。
3.非晶硅抗辐射能力强，是理想的X线探测器材料，能适应多次曝光摄影和透视的工作需要，在获取高质量动态影像方面具有优势。
非晶硅和非晶硒两种平板探测器是目前DR成像设备中使用最多的类型机。
