數字化放射攝影技術在基層醫療機構中的應用

曹厚德 陳敏

（1.復旦大學附屬華山醫院靜安分院 上海 200040; 2.上海交通大學醫學院醫學信息遠程監護中心 上海 200025）

X線攝影在各級醫療機構放射科受檢者中均占有最大份額，在基層醫療機構中更是最主要的檢查方式。當CT、MRI普及應用后，X線攝影成為整個放射科數字化成像鏈的最后一環。1983年計算機X線攝影系統（computed radiography, CR）進入臨床應用后，整個放射科的數字化即告完成。盡管隨后發展的“數字化X線攝影”（digital radiography, DR）很快成為主流技術，但CR的歷史作用仍然值得肯定，并在工作量不大的醫療機構至今仍有其一定的實用價值，所以在數字化X線攝影機的國際及國內市場中，仍占有一定的份額。

由于早年DR的稱謂與傳統的模擬X線攝影有區別，所以當時其含義實際上是一種“泛稱”。隨著CR的問世，DR又成為區別于CR的另一種技術。但是由于早年DR處于迅猛發展的階段，所以今天看來命名的專指性不強，因此常導致名稱與實際的混淆。所以在選購或應用時應進一步了解其主要構成部件及成像性能。限于篇幅，本文僅就目前作為主流技術的平板探測器型DR為例，進行介紹。

1 DR系統的組成

DR系統的組成包括高壓發生器、X線管及支架、數字化攝片系統及支架、平板探測器、系統控制臺。其中高壓發生器是采用數字化控制技術，通過高頻整流獲得高電壓。X線管采用旋轉陽極，雙焦點、大容量的X線管產生穩定的X線。數字化攝片系統包括濾線柵、X線自動劑量控制裝置。與常規X線機相比，DR系統采用平板探測器作為X線圖像采集裝置，替代了傳統的增感屏—膠片系統，實現X線信號的數字化轉換過程。平板探測器是系統的關鍵部件，由它進行影像數據讀取，再將數據傳送到系統控制臺，進行影像數據處理。探測器陣列由核心部件和外殼組成，核心部件包括非晶硒涂層和薄膜晶體管（thin film transistor, TFT）陣列，其工作原理是：X線照射光電轉換層，形成圖像電信號，由TFT陣列收集并檢出，再經A/D轉換及量化，從而獲得X射線數字圖像。曝光時X線光子通過與非晶硒涂層的電離作用，形成電子空穴對，在電場的作用下，電荷聚積在TFT陣列的信號存儲電容中，通過信號放大器和數據讀出電路，可以獲得電壓信號。

因為電壓信號與收集到的電荷數量成正比，同時電荷數量與X線光子數（即X線強度）也成正比關系，即電壓信號與X線信號成正比關系。在很寬的X線劑量范圍內，電壓信號與X線強度是嚴格的線性關系，通過TFT陣列檢出和A/D轉換后獲取，用于醫學診斷影像。DR系統的工作原理以探測器的工作方式為基礎，在系統控制臺的協調統一控制下，進行X線攝影。由于X線信號可以進行數字化的采集和處理，所以可采用最新的圖像信息處理技術，從而在比較寬泛的攝影條件下，獲得穩定的高質量X線影像，并提高工作效率。

2 平板探測器分類及成像原理

DR的平板探測器主要分為兩種：①非晶硒平板探測器；②非晶硅平板探測器。

2.1 非晶硒平板探測器

主要由非晶硒層與TFT構成。硒為一種光電導體，X線可引起其電荷改變，由TFT檢測并重建圖象。入射的X射線使硒層產生電子空穴對，在外加偏壓電場的作用下，電子和空穴對以相反方向移動形成電流，在薄膜晶體管中儲存電荷。每一個晶體管的儲存電荷量對應于入射X射線的劑量，通過讀出電路可以獲取每一點的電荷量，進而獲取每點的X線劑量。由于非晶硒不產生可見光，沒有散射線的影響，因此可以獲得比較高的空間分辨率。

圖1 非晶硒平板探測器結構示意圖

2.2 非晶硅平板探測器

由碘化銫等閃爍晶體涂層與薄膜晶體管構成。被X線閃爍體覆蓋的非晶硅將閃爍體產生的光信號轉換為電信號，由TFT檢測并重建圖像。其工作過程分為兩步：①閃爍晶體涂層將X線能量轉換成可見光；②TFT將可見光轉換成電信號（圖2）。目前，非晶硅平板占應用市場的主要份額。

圖2 非晶硅平板探測器結構示意圖

3 DR應用于X線攝影的優勢

3.1 主要特點

①具有較高的量子檢測效率，可降低被檢者的輻射劑量。②成像速度快。成像時間約為5 s左右，醫師即刻可在顯示器屏幕上觀察到影像[1]。③根據需要可即刻打印激光膠片。④影像具有較高的空間分辨力和低噪聲。

3.2 強大的軟件后處理功能

軟件后處理為DR技術的優勢。圖像增強技術可增強不同組織的顯示效果。例如在胸部X線檢查中，可分別增強肺紋理或肋骨小梁結構的細節，明顯改善圖像質量。對不同體厚的檢查部位可進行不同曲線參數的調整，重點強化圖像細節，增強圖像對比度，提高圖像分辨率。因此，DR不僅能充分挖掘和擴大每幅影像自身的信息含量，同時按照診斷的要求可轉換出多種不同視覺形式的圖像改進診斷效果。

3.3 進入區域影像診斷中心

通過網絡，可將區域內各級醫療機構的資源進行整合[2]。建立以區為單位的臨床影像診斷中心，建設專門的信息傳輸系統，覆蓋全區所有社區衛生服務中心。由二級醫院專家組成放射診斷團隊，每天實時診斷基層傳來的片子，遇到不能解決的疑難雜癥還邀請全市三甲醫院的專家進行遠程會診，并通過電子病歷將診斷結果和意見反饋給社區衛生服務中心，每位患者從就診到獲得診斷報告，一般在15 min左右。

參考文獻

[1] 曹厚德. 軟閱讀及專業顯示器[J]. 中國醫學計算機成像雜志, 2006, 12(5): 359-363

[2] 陳克敏, 趙永國, 潘自來. PACS與數字化影像進展[M].上海: 上海科技出版社, 2005: 300-309.