DR非晶態硅探測器的臨床應用價值探討

申正坤 包禮杰 王 全 周 航

提高圖像質量是醫學影像設備的發展方向，隨著醫學數字化的發展，陸續出現計算機X線攝影(computer radiography,CR)和數字X線攝影(Digit Radiography,DR)成像設備。DR技術的核心是平板探測器，它是一種精密和貴重的設備，對成像質量的好壞起著決定性的作用。數字平板探測器的出現，取代了傳統的屏膠組合，極大的減少了影像鏈傳遞的中間環節，極大提高了圖像質量。X射線穿過人體后，由平板探測器直接接收，將衰減后的模擬信號影像直接轉換成數字影像，真正意義上實現了數字化X線攝影。近年來，肺癌、肺結核及胸部外傷等疾病的發病率逐年升高, 使得進行X線攝影的人次數量大幅度的增加。通過對比討論CR、DR設備的成像質量，分析非晶態硅探測器的臨床應用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

隨機選取我科于2009年1月至2010年12月DR設備存儲的胸部攝影資料853例,其中男性為545例, 女性為308例；年齡1～73歲，平均年齡為52.5歲。同時隨機選取我科2010年1月至今CR圖像資料853例，其中男性為445例, 女性為408例；年齡0.5～78歲，平均年齡為58歲。討論DR的數字平板探測器與CR的IP板之間的顯著性，因此選取的資料均為正常胸片。

1.2 觀察項目

由兩位經驗豐富的副主任醫師采用雙盲法對CR、DR圖像進行質量評定, 根據《全國放射科QA、QC學術研討會紀要》醫院的評片標準, 制定本次所研究的觀察對象。根據胸片質量具體觀察肺門結構，肺紋理，肺葉、肺段，縱隔，肋膈角的清晰顯示程度，并根據觀察結果制定胸片等級，且計算其構成比。

1.3 圖像評級標準

圖像評級為3個等級：①可見，解剖結構可以分辨,但細節顯示不清；②清晰，解剖結構細節可見, 但邊界不夠清楚；③清晰可見：解剖結構及邊界清晰。

1.4 統計學分析

本研究中數據均代入SPSS13.0統計軟件包進行分析, 計數資料采用x2檢驗, P＜0.05有統計學意義。

2 結果

由表1數據可知，肺門結構、縱隔、肋膈角等DR相比CR設備就有明顯優勢，但沒有統計學意義(x2=3.621、x2=2.002、x2=1.001，P＞0.05)，肺紋理、肺段更為明顯，且具有統計學意義(x2=4.038、x2=7.448，P＜0.05)。由表2數據可知，CR圖像評定中：甲級(88%)，乙級(10%)，丙級(2%)，DR圖像評定中：甲級(91.2%)，乙級(5.1%)，丙級(3.7%)。

3 討論

3.1 非晶硅平板探測器的工作原理

非晶硅平板探測器外形(如圖1所示)類似于X線膠片的暗盒，是一種半導體探測器。完成X射線的間接轉換[1]。基本原理為把摻鉈的碘化銫閃爍發光晶體層(如圖2所示)覆蓋在光電二極管矩陣上，每個光電管就是一個像素，由非晶態氫化硅制成，提高了探測器的量子檢出率[2]。當X射線入射到閃爍晶體層時被轉化為可見光，在由光電二極管矩陣轉換為電信號，在光電二極管自身的電容上形成存儲電荷，像素的存儲電荷量與入射的X射線強度成正比[3]。信息的搜集方式在矩陣行和列的方向都與外電路通過編碼電路進行編址，完成圖像的A/D轉換后輸出數字信號，輸送到計算機完成圖像重建(如圖3所示)。這點不同于CR成像設備的IP板的輸出，它是采用高精度的電動機帶動存有潛影的IP板，通過激光束的擺動式反光鏡進行反射而輸出信號，通過光電倍增管轉換放大后完成圖像的A/D轉換，可見圖像的采集方式和讀出方式DR都要明顯優于CR成像設備，所以得到優質的圖像質量。

圖1 非晶態硅平板探測器

圖2 探測器內部針狀晶體導引可見光光子，防止散射

表1 具體觀察結果統計(n=853)

表2 影像圖片質量分級結果統計(n=853)

圖3 DR正常胸部圖像

3.2 非晶硅平板探測器的評價

評價平板探測器成像質量的性能指標主要有兩個: 量子探測效率(DQE)和空間分辨率。①量子探測效率決定平板探測器對不同組織密度差異的綜合分辨能力；②空間分辨率決定了對組織細微結構的分辨能力[4]。臨床應用證明，這兩個指標與圖像質量有至關重要的作用。碘化銫與非晶硅的結合具有最高的DQE值材料，制成的非晶態硅平板探測器具有較高的圖像質量，同時對于延長X射線管使用壽命, 減少X射線對患者及工作人員的輻射都有重要意義[5-7]。

非晶硅平板探測器攝影劑量較低，成像時間短，并且能夠用多種方法對圖像進行后處理[8]。平板探測器是高質量數字化X射線攝影裝置，在圖像處理和圖像質量方面存在明顯的優勢，DR數字影像可用各種軟件濾波器和圖像觀看工具影像清晰度明顯增加[9-10]。圖像的放大、反轉、濾波、降噪、灰階變換、邊緣銳化、任意旋轉和角度測量等技術在很大程度上擴展了影像的動態觀察范圍[11]。

同時在圖像綜合對比中，由于在成像原理上DR明顯優于CR，但是在進行統計學分析時，不難發現在縱隔、肋膈角、肺門結構的顯示上，尚不具有統計學意義，說明在設備的發展進程中，在某些組織成像上，DR設備尚不能具有絕對的優勢[12]。

4 結語

DR設備具有清晰的成像特點，同時具有強大的圖像后處理功能，應用組織均衡技術和普通DR圖像相結合，能在很大程度上提高頸胸段正常結構的顯示以及頸胸段病變的檢出率，從而提高了工作效率，降低了影像檢查成本，減少了X射線對患者的輻射[13-16]。

[1]Bacher K, Smeets P,Bonnarens K,et al. Dose reduction in patients undergoing chest imaging: digital amorphous silicon flatpanel detector radiography versus conventional film-screen radiography and phosphorbased computed radiography[J].AJR Am J Roentgenol,2003,181(4):923-929.

[2]Samei E, Flynn MJ. An experimental comparison of detector performance for direct and indirect digital radiography systems[J].Med Phys,2003,30(4):608-622.

[3]韓豐談,朱險峰.醫學影像設備學[M].北京:人民衛生出版社,2004:461.

[4]聶聰.不同平板探測器DR的比較研究[J].醫療設備信息,2007,21(4):87-88.

[5]崔玉貴,楊奕,曹志義,等.直接數字化X線攝影技術[J].影像技術,2007,2(3):57-60.

[6]葉偉,黃鄰彬.碘化銫與硫氧化釓非晶硅平板探測器在胸部攝影的應用探討[J].醫療裝備,2010,23(9):26-27.

[7]段勇.非晶硅和非晶硒平板探測器在胸部影像中的表現[J].中國醫療設備,2008,23(3):106-107.

[8]陳建新.非晶硅X線平板探測器數字成像技術的應用價值[J].福州總醫院學報,2005,1(1):55.

[9]王鵬程,張富利.數字化X線攝影平板探測器的研究進展[J].醫療衛生裝備,2004,2:26-27.

[10]劉保玄.非晶硅X線平板探測器數字影像系統[J].醫療裝備,2001,14(1):7-8.

[11]費忠,錢英.平板探測器DR技術胸部的臨床應用及使用中維護[J].醫療裝備,2011,24(3):10-11.

[12]Sakaguchi T, Katayama R, Morishita J, et al. Correlation between basic imaging properties and subjective evaluations of two digital radiographic X-ray systems based on direct-conversion flat panel detector[J],Nihon Hoshasen Gijutsu Gakkai Zasshi,2010,66(11):1457-1466.

[13]龐小平,吳南洲,楊承歡,等.直接數字X射線攝影組織均衡技術在頸胸段攝影中的應用[J].中國組織工程研究與臨床康復,2010,14(17):3090-3093.

[14]王駿,甘泉,陳新沛.DR組織均衡研究[J].放射學實踐,2007,22(1):85-88.

[15]Strotzer M, Volk M, Frund R, et al. Routine chest radiography using a flat-panel detector: image quality at standard detector dose and 33% dose reduction[J].AJR Am J Roentgen ol,2002,178(1):169-171.

[16]Garmer M, Hennigs SP, Jager HJ, et al. Digital radiography versus conventional radiography in chest imaging: diagnostic performance of a large-area silicon flat-panel detector in a clinical CT-controlled study[J]. AJR Am J Roentgenol,2000,174(1):75-80.