[转发]大面积非晶体硅平板探测器

南京军区南京总医院医学影像中心?? 王?骏??综述?? 陈君坤??审校

??碘化铯（Cesium iodide,CeI）和非晶体硅（amorphous silicon,a-Si）的敏感基质平板X线摄影探测器可提供高空间分辨率、高对比分辨率，探测量子效率（detective quantum efficiency,DQE）优于传统和荧光存贮X线摄影，是具有降低X线剂量潜能的数字X线照片。

??成像原理

??数字X线摄影系统由X线球管、发生器、大面积非晶体硅平板探测器组成。此板由CeI闪烁器和装备在玻璃片基上的非晶体硅光电二极管阵列组成。涂有铊的CeI闪烁器将X线转换成可见光。闪烁器材料有一个象针一样的细微结构并将它置放在硅光电二极管阵列上。这种非晶体硅光电二极管阵列将光转换成电荷，由电子读出并转换成14b的信号。此探测器有一个2048×2048象素的矩阵大小，200um大小的象素。探测器测试的实际区域为41×41um。此探测器的最大空间分辨率达到2.5个线对/mm。数字X线摄影系统也包括标准的X线球管和标准高千伏80KW发生器。

??也有矩阵大小为3000×3000，象素143×143um，实际成像区域43×43cm，理论上的空间分辩率为3.5线对/毫米。对于X线-光转换采用一层500um涂了铊的CsI（CsI:TI）。在自动水平和窗位进行密度和对比的整体调整后，此12-bit数字影像结果最终传递给工作站。

??DQE

??这些新的数字探测器的一种特性是相对于屏-片X线摄影有高的探测量子效率（detective quantum efficiency,DQE）。“探测量子效率”描述为输入信号转导成输出信号的效率。特别是，探测量子效率定义为探测器输出信-噪比的二次方与探测器输入信-噪比的二次方的比率。通常探测量子效率（DQE）是作为空间频率的性能来测定的。探测量子效率一般当作探测系统性能特性的最重要参数。在此研究中所使用的探测器在理论分析和实验测试中显示显著高于屏-片系统的探测量子效率。这些平板数字探测器的高探测量子效率是潜在剂量降低的基穿?

??影像评价

??影像质量：用数字平板探测器系统所获得的影像质量明显优于用传统屏-片X线摄影系统所获得的影像质量。对于数字影像的影像质量平均得分是4.11和3.93（分别为后前位和侧位），而屏-片影像则分别为3.74和3.51。二种系统间影像质量的均差为0.37和0.42（分别为后前位和侧位）。对于影像质量，通过Spearman秩相关显示与观察者间显著性一致（P≤0.02）。

??在用数字系统所获得的影像上，除一个以外的所有解剖结构的显示能力显著优于屏-片系统所获得的影像。例外的一个是在后前位中的外周肺血管。对于这些结构数字系统无显著优势。

??肺实质：这两种系统间的最大差异是在侧位心后间隙的小的肺血管的显示能力。此结构的数字影像平均得分为3.73，而传统屏-片影像为3.09（△=0.64）。对于软组织结构，观察两种X线摄影系统间的最大差异为后前位片上的横膈的描述。此结构的数字影像平均得分为4.03，屏-片系统为3.54（△=0.49）。

??骨骼：这两种X线摄影系统之间观察的最大差异是在后前位中上胸椎脊突的显示能力。数字影像的平均得分为3.38，屏-片X线摄影系统的影像为3.09（△=0.29）。对于大多数解剖结构，由Spearman轶相关显示的与观察者间的有显著性一致。

??纵隔：这两种方式之间解剖结构显示能力的最大差异为纵隔结构（如：后前位中降主动脉影）或高对比结构的差异（如侧位中的心后血管）。此发现可能归咎于这些数字探测器比传统屏-片X线摄影系统有更宽的动态范围。这种宽的动态范围在穿透差的区域中可改善对比性能（如：纵隔），且能够使不同吸收特性的组织同时适当重显（如：骨、肺实质）。Garmer等报告了类似的发现：在使用平板数字X线摄影系统时比屏-片X线摄影更能显著改善纵隔异常的影像。

??限度

??对于该系统曝光剂量降低有报告认为：对于骨骼X线摄影具有降低75%以上的潜力，但有人提出没能测试剂量下降33%以下效果的原因在于：首先，在后前位影像中十分短的曝光时间对于到达探测器剂量小于1.8uGy是必需的，这种曝光时间在使用CsI/a-Si探测器而又没有附加滤过的情况下是不可能的。第二，探测器剂量少于1.8uGy时影像噪声可显示增加，可能会干扰影像质量，特别是在纵隔区。第三，应用剂量降低与临床询问无关。这样，由于影像噪声所致诊断特性的潜在降低是不能接受的。

??数字系统的劣势在于它的象素大小与传统X线摄影的象素大小相比有一定限制。因此，在数字肺部成像的许多研究中都涉及空间分辩率的需要。200um的象素大小似乎可以接受。当前体模和临床研究的初步结果证实：探测器系统中使用143um的象素大小人们感觉可以满足要求。平板探测器影像的劣势是需要大的数字存储容量（每幅影像18Mb），远远超过荧光存贮影像的需要。如此大的存储容量使人们不得不考虑，一幅图像在PACS（picture archiving and communication system,PACS）系统中使用和计划将来的使用。此外，平板探测器的重量使得移动系统的生产不实际。因此，荧光存贮X线摄影或传统X线摄影对于床边胸片仍将需要。