第一篇：直接數(shù)字化攝影原理及應(yīng)用山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)030001杜建國張進(jìn)

直接數(shù)字化攝影原理及應(yīng)用

山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)~(030001)杜建國

張進(jìn)

直接數(shù)字化攝影成像(DR)是指在專用計算機(jī)控制下直接讀取平板探測器(flat panel

detector，F(xiàn)PD)記錄的x線影像信息，后經(jīng)記錄和重放的一種新型放射技術(shù)。它是由電子暗盒、掃描控制器、系統(tǒng)控制器、影像監(jiān)視器等組成。由于DR具有患者受照射劑量更小、具有更高的動態(tài)范圍、量子檢出效能；能覆蓋更大的對比度范圍，圖像層次更豐富；圖像分辨力提高，速度更快，工作效率更高的優(yōu)點，使其應(yīng)用越來越廣泛。

成像原理

DR基本原理是以非晶體為基礎(chǔ)的直接轉(zhuǎn)換FPD(由閃爍體、薄膜光電二極管陣列和薄膜晶體管陣列構(gòu)成)，入射的x線到達(dá)閃爍體被吸收后，激發(fā)出的電子和空穴對在外加高壓電場的作用下運動并傳遞到下層的光電二極管，轉(zhuǎn)換為電信號，在薄膜晶體管中積分成為儲存電荷，在控制電路的觸發(fā)下把儲存電荷按順序傳遞到外電路，經(jīng)數(shù)據(jù)讀出放大器放大處理同時轉(zhuǎn)換14位二進(jìn)制數(shù)字信號，通過電纜傳輸?shù)讲僮髋_顯示。直接數(shù)字化成像系統(tǒng)的圖像質(zhì)量由于以數(shù)字像素組成，故其較傳統(tǒng)的x線有以下優(yōu)勢： ①

空間分辨率：由于探測器是矩陣式有規(guī)則排列的光敏單元，其在入射x射線下產(chǎn)生的電子一空穴對在偏壓電場作用下運動，因而發(fā)散現(xiàn)象大為減少，且沒有攝像裝置的偏轉(zhuǎn)線圈，也沒有電子束掃描電路，因此圖像的保真度較高。②對比分辨率：探測器讀取圖像的黑白動態(tài)范圍大，對應(yīng)其內(nèi)部半導(dǎo)體儲存的電荷與入射的x射線劑量的線性關(guān)系，最后建出的圖像黑白間的動態(tài)范圍應(yīng)在10 以上。這對于發(fā)現(xiàn)病灶和提高診斷效果十分有利。③

圖像效果：探測器用計數(shù)x射線粒子數(shù)目的方法實現(xiàn)對x射線的數(shù)字化，探測效率很高，用較低條件即可獲得很清晰的圖像，且水平方向的x射線束始終垂直掃描受檢查，圖像在垂直方向不會因放大而失真。

圖像后處理功能

DR具有強(qiáng)大的圖像后處理功能，包括： ①調(diào)節(jié)窗寬和窗位； ② 圖像反轉(zhuǎn)； ③黑白反轉(zhuǎn)； ④邊緣銳化； ⑤

圖像放大； ⑥均衡處理等。這些功能使圖像的質(zhì)量較傳統(tǒng)的x線有較大提高。它可以依據(jù)診斷的需要調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)拇皩捄痛拔?，還可以隨意使圖像反轉(zhuǎn)、黑白反轉(zhuǎn)、局部放大等，從而更易觀察，提高診斷率。近幾年隨著數(shù)字化攝影技術(shù)軟件的開發(fā)，它又具有了一些新的功能如雙能量減影技術(shù)、組織均衡技術(shù)、計算機(jī)輔助檢測(computer

aided detertion，CAD)等，使DR的圖像質(zhì)量更加清晰，功能更加豐富。

研究現(xiàn)狀

目前國外已開發(fā)了多種平板探測器，如硅基平板探測器，掃描孔／酉己對充電裝置和光刺激熒光體等，其應(yīng)用價值的評述各不相同，主要在調(diào)制傳遞功能、噪聲功率能譜、探測質(zhì)子效能這些方面上的區(qū)別。目前國外在DR上的研究主要集中在4個方面：

①DR儀器平板探測器的比較

；

②DR平板探測器與放射計量的關(guān)系 ； ③DR與CR、傳統(tǒng)放射的臨床應(yīng)用比較[ ；

④DR的圖像后處理技術(shù)及一些特殊軟件在臨床上具體應(yīng)用。

臨床應(yīng)用

目前DR在臨床上主要應(yīng)用在胸部和骨骼系統(tǒng)中，在胸部很多疾病診斷中，由于其圖像清晰度好，比過去傳統(tǒng)X線診斷率提高了很多，故其診斷價值得到了肯定。如孤立性肺結(jié)節(jié)、支氣管擴(kuò)張、肺結(jié)核、間質(zhì)性肺疾病等。眾多學(xué)者一致認(rèn)為胸部DR能清楚顯示病變，尤其小病灶，其圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于常規(guī)X線，如肺部小結(jié)節(jié)病灶，尤其在檢出肺隱蔽部位結(jié)節(jié)和肺微小結(jié)節(jié)方面，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)胸片。且DR具有強(qiáng)大的圖像后處理技術(shù)，它可以任意調(diào)節(jié)圖像的黑白度，使圖像更加清晰。經(jīng)數(shù)字化影像增強(qiáng)技術(shù)處理的DR胸片，對顯示支氣管擴(kuò)張癥的病灶明顯優(yōu)于處理前的DR平片，灰度輪廓線與影像增強(qiáng)技術(shù)有助于提高支氣管擴(kuò)張癥的診斷準(zhǔn)確率。國外一項研究證明對25例患者的頸椎分別用DR和傳統(tǒng)X線成像，按照76個解剖細(xì)節(jié)的可見度發(fā)現(xiàn)DR對頸胸關(guān)節(jié)的顯示明顯優(yōu)于x線平片。近來DR還被廣泛應(yīng)用在放射科的其他各種檢查中。比如乳腺鉬靶檢查、胃腸道檢查、靜脈。腎盂造影檢查、口腔檢查等，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為數(shù)字化乳腺攝影在敏感性、特異性、準(zhǔn)確性方面均優(yōu)于普通鉬靶攝影。Iinuma等報道采用數(shù)字化胃腸儀進(jìn)行檢查，其曝光時間短能消除移動偽影，數(shù)字成像后處理提高分辨率與對比度，能夠獲得清晰圖像，并能消除排糞桶對圖像的影響；運用數(shù)字化攝影技術(shù)進(jìn)行靜脈腎盂造影由于其快速攝影功能可比普通靜脈。腎盂造影成像更加清晰且信息量更加豐富。Wenzel等認(rèn)為數(shù)字化攝影的牙片圖像質(zhì)量明顯高于普通片，很大地提高了診斷率，隨著DR后處理軟件的不斷開發(fā)，DR在臨床中的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。

DR是一種新型的技術(shù)，克服了傳統(tǒng)x線的弊端，適應(yīng)了時代的發(fā)展，滿足了現(xiàn)代臨床診斷及治療，極大地促進(jìn)了醫(yī)療機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化、信息化和現(xiàn)代化建設(shè)。它的出現(xiàn)越來越被廣大醫(yī)生和患者接受，在臨床中的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。