数字放射摄影成像技术

在医学影像领域中,断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)等已经进入了数字化时代,可是作为最早出现,且使用也最普遍的X射线摄影成像技术,却还停留在传统的方式上,这一传统方式已远远不能满足现在数字化时代的要求。为了实现X摄像信息直接进入图像存储与传输系统(PACS)以及远程医学系统,一种新的数字X射线摄影技术应运而生[1,2]。

1　传统医疗摄影成像技术与数字摄影成像技术

　　近60年以来,X射线摄影成像技术因其高功效和高质量成像的特点,已经成为医疗成像的标准。但随信息时代的发展,为了满足PACS和远程交互的需要,对成像技术提出了新的要求。在较短的时间内得到数字化的图像,以便能实现在线处理。所以,必须对得到的X射线图像进行数字化处理。

图1表示了使用装备了数字盒的X射线照相术与荧光透视法获得数字化X射线图像的典型过程,来自发生器的X射线通过患者身体后,转化成为一种图像增强剂。接着,在经图像增强剂与照相机光学处理后,信号被发送到CCD摄像机,经过数字化处理,最后生成数字信号发送到显示器,并实现硬拷贝。

注意在此过程中的每一阶段,X射线信息在一定程度上均有所衰减。在常规的数字化成像系列中,每一组部件里发生的信息衰减消耗了60%以上的原始X射线信息。即使是其中个别的成分也由于应用的需要使它们已经达到最优化。因此,最终结果是成像过程中只有不足40%的较有代表性的原始图像信息被采用了。为了最大程度地减少信息的衰减,科学家又发明了一些折中的方法,然而这些方法都只是对传统技术的改进和补充,来达到数字化读出目的,并没有实现真正数字化成像。其中这些方法中成熟并已投入使用的有:70年代的断层扫描(CT)、超声波成像、核医学成像,80年代的磁共振成像(MRI)、计算机X射线造影术(CR)等。

真正的数字化X射线技术其学名叫数字放射摄影(Digital Radiography),其商品名称为DR。数字放射摄影技术是随着电子技术的发展,最近才发展起来的一项新技术。它通过集成化电子器件,使整个过程变得快速和高效[3,4]。

2　DR系统的探测器

在现在的DR系统中,最为重要的是探测器,它是区别于传统的射线成像技术的主要方面。目前DR系统采用的探测器主要是两种:CCD探测器系统和TFT探测器系统。

2.1　CCD探测器系统

CCD即电荷耦合器件,是一种大规模集成的光电二极管器件,它是集光电转换、电荷存储、电荷传输和电荷(信号)拾取功能于一体的全固态化的光电成像器件。CCD传输像素很大,有几十到上百万个;它的传输效率很高,达95%以上;同时CCD还具有噪声系数低、探测能力高、动态范围广、对入射信号的线性响应好、空间分辨率高等优点。因此,CCD器件得到了广泛的应用。