數字化X線攝影技術原理及應用分析

王克樞，肖杰

(山東省淄博市淄川區醫院，山東淄博255100)

數字化X線攝影技術原理及應用分析

王克樞，肖杰

(山東省淄博市淄川區醫院，山東淄博255100)

近年來，數字化X線攝影成像技術發展迅速，在醫學診療領域發揮著越來越重要的作用。本文簡要分析數字化X線攝影成像技術的相關原理，并探討其應用現狀，以期為臨床應用提供一些參考依據。

數字化X線攝影技術;原理;應用

當前，CR、DR等數字化影像技術以其獨特的成像優勢，在醫學診療領域得到了廣泛的應用。本文簡要探討上述兩種成像技術的工作原理及臨床應用。

1 CR成像技術

1.1 CR成像原理

CR系統主要依靠影像板IP(imaging plate;IP)來傳遞攝影信息。將IP板放在一個特制的暗盒內，在攝影過程中，穿過人體的X線信號遇到IP板時，與板上的熒光物質發生反應，稱為一次激勵，X線潛影像便會被存儲在二維平面上。完成攝影后的IP將傳輸至圖像讀取機，圖像讀取機利用點狀光束對IP進行全面掃描，此時存儲的X線信號便會發光。讀取機的光導管再把發光信號收集起來，并導入光電倍增管內，將光信號轉化為相應的電信號，最后將電信號傳輸至圖像處理工作站進行相關數字處理。當X線劑量不足或過多的時候，圖像質量較差，而圖像處理工作站自身能調節感光度，因此，可避免這一問題。在完成圖像讀取后，將IP放在專門的強光燈下照射，以消除IP上面的所有潛影，方便下次使用。CR數字攝影系統擁有較強的圖像后處理功能，它能根據診療需要，改變相關影像特征［1］。當前，CR系統中的閃射體基本都采用針狀結構的熒光物質，不僅有效解決了熒光散射問題，還進一步提高了靈敏度。

1.2 CR優點

由于IP具有較高靈敏度，感光范圍寬，因此CR攝影所需劑量明顯少于傳統X線攝影技術，通常為傳統X線攝影所需劑量的1/2～1/5。我們可利用磁盤或光盤保存或傳輸CR圖像。傳統X線攝影所獲得的圖像是無法更改相關影像特征的，而CR成像技術則能在一定范圍內通過圖像處理工作站更改圖像的部分特征。

1.3 臨床應用

目前，CR技術主要用于對骨結構、關節軟骨及相關軟組織的攝影成像，同時還能定量分析其礦物鹽含量。CR對相關縱膈結構的成像比較清晰，要觀察膈下部分肋骨及肋骨上骨折線、胸椎、氣管、相關主動脈鈣化時，臨床上常利用CR技術獲得所需的圖像。我們通常會借助CR的后處理功能來鑒別乳腺是否發生微小病變，因此，它在乳腺檢查中得到了大量的應用。

2 DR成像技術

2.1 DR成像原理

從廣義來講，人們將DR作為數字化放射影像技術的統稱，直接數字化放射攝影技術(DDR)仍被稱為DR。在直接數字放射攝影(DR)系統中，平板探測器是最主要的圖像感應介質。平板探測器不同，其成像方式也有所差異。目前，最具代表的平板探測器有兩種，一種是非晶硅(a:Se± CsI)類型，采用非直接轉換方式;另一種是非晶硒(a:Se)類型，采用直接轉換方式。當X線光子通過非晶硅平板探測器時，將和CsI發生反應形成熒光。這些熒光光子將被光電二極管轉換成相應的電信號。據研究證實，該平板探測器的DQE (量子捕獲效能)大大增強，至少在60%左右。在獲得同等圖像質量的前提下，其X線劑量可減少60%左右。比如，對胸片正位進行攝影時，所需劑量僅為1～3mAs，而影像對比度低于1%。在患者身上檢測到的表面X線劑量大幅減少，僅為傳統攝影的1/10，但獲取的圖像動態范圍卻明顯提高［1］。非晶硒平板探測器的原理是當X線穿過該探測器時，X線光子將與非晶硒半導體產生作用，生成正負電子對，從而形成相應的電信號。該過程中并無太多的信息轉換，信息丟失不多，因此，獲取的圖像非常清晰。

2.2 DR的優點

作為X線直接轉換技術，DR避免了由光學散射而造成的影像失真問題，并杜絕了偽影的生成，有助于提高臨床診療的準確率。DR的應用讓網絡工作更加簡單，也提高了工作效率，并促使醫學影像學朝著全數字化、無膠片化的方向發展。另外，DR探測器使用年限很長，并具有較強的空間分辨力與良好的低噪聲率。該技術一般是利用14bit或更高的數字信號來完成圖像采集工作的［2］。因此，DR獲取的信號強度范圍非常寬泛，能取得數以萬計的灰度陰影。DR技術具有成像質量高、成像迅速，工作效率高等優點。

2.3 臨床應用

目前，利用DR進行胸部檢查，能獲取肺部、縱膈、胸壁相關軟組織、肋骨及胸椎等影像。同時，通過DR技術可對影像按照患者體型或病情情況作相應的處理，從而獲取最佳的診斷影像。另外，該技術通過一次曝光便能獲得非常清晰的骨骼影像，相關軟骨及軟組織也顯示得很清楚。醫生利用專門的豎屏顯示器觀察圖像，能輕易觀察到骨小梁的具體間隙及走向，為微小骨折或骨質疏松的診斷提供了有力的依據。

3 CR與DR的比較

3.1 物理參數

QDE(量子檢測效率)是我們了解數字化攝影系統性能的重要指標之一。QDE值越高則表示該系統對X線的轉換率也更高，因此，對圖像的信息利用率也高。比較QDE值，CR一般為25%，DR一般在50%～70%左右［3］。這說明在獲取同等質量影像時，DR所需X線劑量為CR的一半。另外，DR的其它參數也明顯好于CR，如影像空間分辨率、信噪比(SNR)等參數。

3.2 臨床應用范圍

CR在醫院中得到了大量的應用，既可固定在放射科應用，也可在病房、手術室、急診室等場所應用。DR系統比較固定，只能專機專用，兼容性差。而CR的兼容性良好，能和其它X線機配合使用。由于DR成像環節較少，并擁有強大的數字圖像處理功能，因此，工作效率高，能滿足不同診療需求。

［1］鐘易．數字化X線攝影成像技術及其臨床應用［J］．中國臨床新醫學，2009，5(2):500-503．

［2］房勇．關于x線數字化攝影CR和DR的比較與探討［J］．淮北職業技術學院學報，2009，8(3):128 -129．

［3］吳秀杰．直接數字式X線攝影系統的原理及性能測試［J］．中國測試技術，2005，31(4):59-60．

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2014-11-05