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直接数字化摄影原理及应用
山西医科大学第二医~(030001) 杜建国 张进

直接数字化摄影成像(DR)是指在专用计算机控制下直接读取平板探测器(flat panel detector，FPD)记录的x线影像信息，后经记录和重放的一种新型放射技术。它是由电子暗盒、扫描控制器、系统控制器、影像监视器等组成。由于DR具有患者受照射剂量更小、具有更高的动态范围、量子检出效能；能覆盖更大的对比度范围，图像层次更丰富；图像分辨力提高，速度更快，工作效率更高的优点，使其应用越来越广泛。

1 成像原理
DR基本原理是以非晶体为基础的直接转换FPD(由闪烁体、薄膜光电二极管阵列和薄膜晶体管阵列构成)，入射的x线到达闪烁体被吸收后，激发出的电子和空穴对在外加高压电场的作用下运动并传递到下层的光电二极管，转换为电信号，在薄膜晶体管中积分成为储存电荷，在控制电路的触发下把储存电荷按顺序传递到外电路，经数据读出放大器放大处理同时转换14位二进制数字信号，通过电缆传输到操作台显示。直接数字化成像系统的图像质量由于以数字像素组成，故其较传统的x线有以下优势：
① 空间分辨率：由于探测器是矩阵式有规则排列的光敏单元，其在入射x射线下产生的电子一空穴对在偏压电场作用下运动，因而发散现象大为减少，且没有摄像装置的偏转线圈，也没有电子束扫描电路，因此图像的保真度较高。
②对比分辨率：探测器读取图像的黑白动态范围大，对应其内部半导体储存的电荷与入射的x射线剂量的线性关系，最后建出的图像黑白间的动态范围应在10 以上。这对于发现病灶和提高诊断效果十分有利。
③ 图像效果：探测器用计数x射线粒子数目的方法实现对x射线的数字化，探测效率很高，用较低条件即可获得很清晰的图像，且水平方向的x射线束始终垂直扫描受检查，图像在垂直方向不会因放大而失真。

2 图像后处理功能
DR具有强大的图像后处理功能，包括：
①调节窗宽和窗位；
② 图像反转；
③黑白反转；
④边缘锐化；
⑤ 图像放大；
⑥均衡处理等。
这些功能使图像的质量较传统的x线有较大提高。它可以依据诊断的需要调节适当的窗宽和窗位，还可以随意使图像反转、黑白反转、局部放大等，从而更易观察，提高诊断率。近几年随着数字化摄影技术软件的开发，它又具有了一些新的功能如双能量减影技术、组织均衡技术、计算机辅助检测(computer aided detertion，CAD)等，使DR的图像质量更加清晰，功能更加丰富。

3 研究现状
目前国外已开发了多种平板探测器，如硅基平板探测器，扫描孔／酉己对充电装置和光刺激荧光体等，其应用价值的评述各不相同，主要在调制传递功能、噪声功率能谱、探测质子效能这些方面上的区别。目前国外在DR上的研究主要集中在4个方面：
①DR仪器平板探测器的比较 ；
②DR平板探测器与放射计量的关系 ；
③DR与CR、传统放射的临床应用比较[ ；
④DR的图像后处理技术及一些特殊软件在临床上具体应用。

4 临床应用
目前DR在临床上主要应用在胸部和骨骼系统中，在胸部很多疾病诊断中，由于其图像清晰度好，比过去传统X线诊断率提高了很多，故其诊断价值得到了肯定。如孤立性肺结节、支气管扩张、肺结核、间质性肺疾病等。众多学者一致认为胸部DR能清楚显示病变，尤其小病灶，其图像质量明显优于常规X线，如肺部小结节病灶，尤其在检出肺隐蔽部位结节和肺微小结节方面，明显优于传统胸片。且DR具有强大的图像后处理技术，它可以任意调节图像的黑白度，使图像更加清晰。经数字化影像增强技术处理的DR胸片，对显示支气管扩张症的病灶明显优于处理前的DR平片，灰度轮廓线与影像增强技术有助于提高支气管扩张症的诊断准确率。国外一项研究证明对25例患者的颈椎分别用DR和传统X线成像，按照76个解剖细节的可见度发现DR对颈胸关节的显示明显优于x线平片。近来DR还被广泛应用在放射科的其他各种检查中。比如乳腺钼靶检查、胃肠道检查、静脉。肾盂造影检查、口腔检查等，多数学者认为数字化乳腺摄影在敏感性、特异性、准确性方面均优于普通钼靶摄影。Iinuma等报道采用数字化胃肠仪进行检查，其曝光时间短能消除移动伪影，数字成像后处理提高分辨率与对比度，能够获得清晰图像，并能消除排粪桶对图像的影响；运用数字化摄影技术进行静脉肾盂造影由于其快速摄影功能可比普通静脉。肾盂造影成像更加清晰且信息量更加丰富。Wenzel等认为数字化摄影的牙片图像质量明显高于普通片，很大地提高了诊断率，随着DR后处理软件的不断开发，DR在临床中的应用范围也越来越广泛。
DR是一种新型的技术，克服了传统x线的弊端，适应了时代的发展，满足了现代临床诊断及治疗，极大地促进了医疗机构网络化、信息化和现代化建设。它的出现越来越被广大医生和患者接受，在临床中的应用范围也越来越广泛。

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作者简介：杜建国，男，1979年2月生，医师，山西医科大学
第二医院，030001

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