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DR技术的发展和应用问题

友通科技有限公司邹鲁民

前言

自七十年代以来，数字影像，如CT、超声、核医学影像等相继问世。八十年代又出

现了核磁共振成像（MRI）、数字减影（DSA）等，形成了医学影像的数字化趋势，而且进

展相当快。

然而，占临床影像检查70％以上的X射线摄影检查的数字化步伐却进展不快。从80

年代FUJI公司推出第一种数字化X线摄影系统—CR(ComputedRadiography)产品后的十

余年后，绝大部分的X线摄影检查仍然是由传统的增感屏－胶片(Screen-Film)方式摄取的

。CR的发明未能带来X线摄影的全面数字化，这种状况是由二方面的原因造成的，一方

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面当时的价格太高；更为重要的原因是CR的性能不能满足临床的要求，图像质量在某些方

面还不及胶片，也未能改变传统X线摄影检查的工作流程。这些使得CR不能被医院所广

泛接受。要实现放射医学影像的全面数字化，解决常规X射线摄影的数字化问题是最关键

的一环；也是无片化(Filmless)影像部门必须解决的问题。

因此很多影像厂商和研究机构开始了新型数字化X射线摄影系统的研制工作，这就是

后来诞生的DR(DigitalRadiography)系统，并在90年代后期取得了突破性的进展，开始出现

实用化的多种类型的平面X射线摄影探测器（FPD,FlatPanelDetector），使用这类探测器的

数字化X射线摄影系统也开始迅速进入市场。DR技术的出现可以称得上医学X射线摄影

技术的一场革命。

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DR技术的分类与发展

DR从X线探测器成像原理方面可以分为非直接转换(IndirectConversion)技术与直接

转换(DirectConversion)技术二大类。

非直接转换技术是最早开发的DR技术，最早期的非直接转换采用的是增感屏加光学

镜头耦合的CCD（电荷耦合器）来获取数字化X线图像的，有点类似影像增强器加CCD

的工作方式，这种技术被认为是第一代DR技术。但是由于CCD系统采用增感屏作为其X

线交互介质，它的MTF(传递调制函数)和DQE（量子捕获效率）都不会超过增感屏。另外，

由于增感屏被X线激发的荧光，通常只有﹤1%能够通过镜头进入CCD，因此系统的转换效

率很低。在工艺方面，由于单片CCD的面积难以做大，所以通常都需要多片才能获得足

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够的尺寸。这就带来了图像拼接的问题，并导致系统复杂度的增高与可靠性降低。图一显示

了一个4片式CCD探测器系统的结构和原理。

图一：基于CCD的DR系统结构和原理

鉴于CCD技术的这些固有缺陷，使主流影像厂商很快放弃了基于CCD技术DR系统

的发展，而将注意力转向基于薄膜晶体管(TFT)的X线平面探测器的发展。最先开发基于TFT

的X线平面探测器的是施乐(Xerox)公司PARC研究中心，他们发展了在TFT基板上制造

光电二极管的工艺技术，最终导致了Dpix公司的成立，并推出了第一种基于TFT的平面X

线探测器，这就是后来瓦里安公司的4030探测器的前身。图二是这种探测器的结构和工作

原理。

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图二：4030探测器像素单元结构

然而这种探测也采用增感屏作为X线交互介质，从而也带来了X线激发的荧光散射所

造成的图像模糊；受增感屏的厚度限制，它的X线吸收率也不高，所以这种探测器的整体

性能不太高。为了克服增感屏的弱点，一些非直接转换技术DR系统开发商采用了碘化铯(CsI)

晶体膜来作为X线交互介质，CsI晶体是呈针状排列的晶体，如图三所示。

图三：碘化铯晶体电镜照片

CsI