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1、数字平板探测器,非晶硅平板探测器介绍,2,非晶硅平板探测器厂家及类型,3,概述,2,1,概述,在平板DR数字化摄影中，X线能量转换成电信号是通过平板探测器 （Flat panel Detector)来实现的,所以平板探测器的特性会对DR图像质 量产生比较大的影响。 选择DR必然考虑到平板探测器的选择，平版探测器的性能指标会对图像 产生很大的影响。 目前市场上存在的平板探测器主要有两种： 非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测器，从能量转换的方式来看，前者 属于直接转换平板探测器，后者属于间接转换平板探测器。,概述,非晶硒平板探测器主要由非晶硒TFT构成。入射的X射线 使硒层产生电子空穴对，在外加偏压
2、电场作用下，电子和 空穴对向相反的方向移动形成电流，电流在薄膜晶体管中 形成储存电荷量对应于入射X射线的剂量，通过读出电路 可以知道每一点的电荷量，进而知道每点的X射线剂量。 由于非晶硒不产生可见光，没有散射线的影响，因此可以 获得比较高的空间分辨率。,概述,非晶硅平板探测器主要由碘化铯等闪烁涂层与薄膜晶体管（TFT） 构成。它的工作过程一般分为两步，首先闪烁晶体涂层将X射线能量 转换成可见光，其次TFT将可见光转换成电信号，由于在这个过程中 可见光会发生散射，对空间分辨率产生一定的影响，虽然新工艺中将 闪烁体加工成柱状以提高对X线的利用及降低散射，但散射光对空间 分辨率的影响不能完全消除。,
3、概述,影响非晶硅平板探测器的图像质量的因素,-影响非晶硅平板探测器DQE的因素主要有两个方面：闪烁体的涂层和晶体管。 首先闪烁体涂层的材料和工艺影响了X线转换成可见光的能力，因此对DQE 会产生影响，目前常见的闪烁体涂层材料有两种：碘化铯和硫氧化钆。碘化铯 对X线的转换效率要高于硫氧化钆，但是碘化铯的成本比较高，将碘化铯加工成 柱状结构，可以进一步提高捕获X线的能力，并减少散射光。使用硫氧化钆做 涂层的探测器成像速度快，性能稳定，成本较低，但是转换效率不如碘化铯。 -其次将闪烁体产生的可见光转换成电信号的方式也会对DQE产生影响，薄膜 晶体管FTF的设计及工艺也会影响探测器的DQE。 -影响非
4、晶硅平板探测器空间分辨率的因素：由于可见光的产生，存在散射现象 ，空间分辨率不仅仅取决于对散射光的控制技术。总的来说，间接转换平板探 测器的空间分辨率不如直接转换型平板探测器高。,概述,影响非晶硒平板探测器的图像质量的因素,-X线转换成电信号完全依赖于非晶硒层产生的电子空穴对，DQE的高低取决于 非晶硒产生的电荷能力。 -由于没有可见光的产生，不发生散射，空间分辨率取决于单位面积内薄膜晶体 管矩阵大小，矩阵越大薄膜晶体管的个数越多，空间分辨率越高，随着工艺的 提高可以做到很高的空间分辨率。,概述,量子检测效率DQE与空间分辨率的关系,-对于同一种平板探测器，在不同的空间分辨率时，其DQE是变化
5、的，极限的 DQE高，不等于在任何空间分辨率时DQE都高，DQE的计算公式如下： DQE=S2*MFT2/NSP*X*C S：信号平均强度，MFT是调制传递函数，X是X线曝光强度，NPS是系统噪声 功率谱，C是X线量子系数。 从公式可以看出在不同的MTF值中对应不同的DQE，也就是说在不同的空间分 辨率时有不同的DQE。,概述,-非晶硅平板探测器的极限DQE比较高，但是随着空间分辨率的提高，其DQE 下降得较多，而非晶硒平板探测器的极限DQE不如非晶硅平板探测器高，但是 随着空间分辨率的提高，其DQE反而超过了非晶硅平板探测器。 -这种特性说明非晶硅平板探测器在区分组织密度差异的能力较强，而非
6、晶硒 平板探测器在区分细微结构差异的能力较高。,非晶硅平板探测器 DQE 曲线,非晶硒平板探测器 DQE 曲线,概述,由于DQE影响图像的对比度，空间分辨率影响图像对细节的分辨能力，在临床 应用中用应根据不同的检查部位来选择不同类型的平板探测器，对于像胸部这 样的检查，重点在于观察和区分不同组织的密度，因此对密度分辨率的要求 比较高，在这种情况下，宜使用非晶硅平板探测器的DR，这样DQE比较高，容 易获得较高对比度的图像，更有利于诊断；对于乳腺检查，需要对细节要有较 高的显像，对空间分辨率的要求很高因此宜采用非晶硒平板探测器，以获取高 空间分辨率的图像，目前绝大多数厂家的数字乳腺机都采用了非晶
7、硒平板探测 器。,概述,由于早期非晶硒平板探测器制作工艺存在缺陷，大面阵探测器的稳定性较差 在市场占有率逐年减少，DR市场上主要以非晶硅平板探测器为主。 目前非晶硒平板探测器主要用于乳腺DR上。 以下主要介绍非晶硅平板探测器。,非晶硅平板探测器介绍,2,非晶硅平板探测器厂家及类型,3,概述,2,1,非晶硅平板探测器,非晶硅平板探测器组成：闪烁体、a-si FTF阵列、采集控制电路 非晶硅平板探测器获取一幅图像主要分为以下三步： -X 射线经过闪烁体转化为可见光。 -可见光经过A-SI FTF光电转换为电信号进行存储。 -电信号经过读出电路读出并经AD转换形成数字信号，传至计算机形成 数字图像。
8、,非晶硅平板探测器,闪烁体材料主要有：碘化铯（CSI:TI)、硫氧化钆( Gd2O2S:Tb),柱状碘化铯（CSI:TI),硫氧化钆,碘化铯和硫氧化钆发射光谱与 a-si光电二极管量子效率谱均在 波长550nm处出现峰值具有很好 的匹配性 使用CsI做涂层的探测器转换效率 比硫氧化钆涂层高。,非晶硅平板探测器,A-si TFT,由具有光敏性的非晶硅光电二极管及不能感光 的三级管、行驱动线和列读出线构成,非晶硅平板探测器,探测器为外围电路,探测器为外围电路由：时序控制器，行驱动电路，读出电路，A/D转换电路 ,通讯及控制电路组成。在时序控制器的统一指挥下行驱动将像素的电荷逐行 检出，经A/D转化
9、电路转化成数字信号，由网络通讯接口发送至PC。,非晶硅平板探测器,平板探测器的内部,非晶硅平板探测器,平板探测器的主要指标,有效像素尺寸，如143um,非晶硅平板探测器,有效成像面积：指探测器能够用于获取信息的范围，目前最大为17”X17”,像素矩阵：有效摄影尺寸/有效像素尺寸 如：43cm/143um=3000,非晶硅平板探测器,量子检测效率（DQE）： 表示探测器的性能，即所给剂量实际给予图像的百分比。如60% 和影像质量成正比、患者剂量呈反比,非晶硅平板探测器,动态范围：即宽容度，是能够显示为信号强度不同的从最小到最大幅度范围。 如：14bit=2的14次方 常见平板探测器的动态范围是1
10、4bit,模拟X光机的动态范围窄曝光宽容度小,DR的动态范围宽曝光宽容度大,非晶硅平板探测器,空间分辨率：指在高对比度的情况下鉴别细节的能力，即显示最小体积病灶 或结构的能力，一般空间分辨率由X线束的几何尺寸所决定，与X线剂量大小 无关，空间分辨率有一定的极限，空间分辨率受到探测器像素的大小、采样间 隔以及X线的焦点大小等的限制。 理论极限空间分辨率的计算方法： 1/有效像素尺寸X0.5，如平板探测器的像素尺寸为143um,理论极限空间分辨 率为 1/143x0.5=3.5lp/mm,非晶硅平板探测器,噪声： 平板探测器的噪声主要来源于两个方面： 1、探测器电子学噪声（小） 2、X射线图像量子
11、噪声 -例：RQA5测试标准下一个大小为150um的像素通常可以吸收1400个X光子 此时量子噪声约为37个X光子，而电子噪声则仅相当于3-5个X光子。,非晶硅平板探测器,灵敏度： 非晶硅平板探测器的灵敏度由几个方面的因素决定：X射线吸收率， X射线-可见光转化系数，填充系数和光电二极光可见光-电子转换系数。 通常用X射线灵敏度S表示 如科标注探测器X射线灵敏度S为：S 1000e- /nGy/pel DN-5 Beam 表示该探测器在标准DN-5 X射线下每nGy在单个像素产生的电荷为1000， 由于X射线灵敏度S与X射线的质有关通常要求射线的质标准如 ：DN-5 Beam,非晶硅平板探测器
12、,线性： 探测器的线性通常用以下几个参数表示 最大的线性剂量：表示探测器可达到线性度的要求的剂量范围上限 非线性度：用百分比来表示在0-Dmax最大的线性剂量之间的输出的非线性程 度，通常包含微分非线性度，几分非线性度，空间非线性度三个参数。,记忆效应： 表示图像残影的参数，通常用两个参量来表示残留因子的变化 一次曝光20S后探测器短期记忆效应，如0.1% 一次曝光60S后探测器短期记忆效应，如0.02% 需要注意的是此处的数值是在正常曝光条件下，如出现过曝光情形则大于此数 值。,非晶硅平板探测器,成像周期：Cycle time 如：6S,非晶硅平板探测器,探测器的温度稳定性 额定条件下探测器
13、的输出随着温度的变化，被称为探测器的温度系数，通常 用此参数来衡量探测器的温度特性，对于探测器图像系统通常会设计温度漂移 校正的功能（offsetting correction). 采用在图像处理中扣除漂移因子的方法 来保持图像输出的稳定性。,非晶硅平板探测器,平板探测器图像校准的必要性： 由于X射线源不同、探测器内部电子线路的不一致性及其正常变化，都会引起 平板探测器上不同像素在同样X射线剂量辐射的情况下具有不同的输出信号， 导致这一现象产生的原因可以归纳为以下几个方面： 随机噪声、偏置误差、像素响应不一致、坏像素。 平探测器校正可以消除随机噪声、对偏置误差进行修正、修正像素响应一致性 对坏
14、像素进行修补。,非晶硅平板探测器,探测器校正包含：Offset calibration、Gain calibration、Defect Calibration Offset calibration主要用于消除随机噪声和偏置误差需要在无射线下进行 （暗场）、Gain calibration用于修正像素单元的响应一致性、Defect Calibration用于坏像素修补。,未进行校正处理的图像,经过校正处理的图像,非晶硅平板探测器介绍,2,非晶硅平板探测器厂家及类型,3,概述,2,1,非晶硅平板探测器,非晶硅平板探测器的主要厂家：TRIXELL、VARIAN、Canon、TOSHIBA SAMSUNG、IRAY等,非晶硅平板探测器的种类：动态平板探测器、固定式平板探测器（静态）、 便携式平板探测器（静态），分无线和有线两种。,非晶硅平板探测器,用途 动态平板探测器主要用于DSA、数字平板小C、动态平板胃肠机等,非晶硅平板探测器,用途 固定式平板探测器主要由于固定式安装的DR。,非晶硅平板探测器,便携式平板探测器主要用于移动DR等,非晶硅平板探测器,平板探测器与X射线的同步几步目前主要有两种： 1、硬件接口同步（外同步），需要通过硬件信号连接完成高压与采集同步。 2、射线接收同步（内同步），无需硬件连接，由探测器接受射线触发采集同步。,谢 谢,
