DR非晶态硅探测器的临床应用价值探讨

申正坤 包礼杰 王 全 周 航

提高图像质量是医学影像设备的发展方向，随着医学数字化的发展，陆续出现计算机X线摄影(computer radiography,CR)和数字X线摄影(Digit Radiography,DR)成像设备。DR技术的核心是平板探测器，它是一种精密和贵重的设备，对成像质量的好坏起着决定性的作用。数字平板探测器的出现，取代了传统的屏胶组合，极大的减少了影像链传递的中间环节，极大提高了图像质量。X射线穿过人体后，由平板探测器直接接收，将衰减后的模拟信号影像直接转换成数字影像，真正意义上实现了数字化X线摄影。近年来，肺癌、肺结核及胸部外伤等疾病的发病率逐年升高, 使得进行X线摄影的人次数量大幅度的增加。通过对比讨论CR、DR设备的成像质量，分析非晶态硅探测器的临床应用价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料

随机选取我科于2009年1月至2010年12月DR设备存储的胸部摄影资料853例,其中男性为545例, 女性为308例；年龄1～73岁，平均年龄为52.5岁。同时随机选取我科2010年1月至今CR图像资料853例，其中男性为445例, 女性为408例；年龄0.5～78岁，平均年龄为58岁。讨论DR的数字平板探测器与CR的IP板之间的显著性，因此选取的资料均为正常胸片。

1.2 观察项目

由两位经验丰富的副主任医师采用双盲法对CR、DR图像进行质量评定, 根据《全国放射科QA、QC学术研讨会纪要》医院的评片标准, 制定本次所研究的观察对象。根据胸片质量具体观察肺门结构，肺纹理，肺叶、肺段，纵隔，肋膈角的清晰显示程度，并根据观察结果制定胸片等级，且计算其构成比。

1.3 图像评级标准

图像评级为3个等级：①可见，解剖结构可以分辨,但细节显示不清；②清晰，解剖结构细节可见, 但边界不够清楚；③清晰可见：解剖结构及边界清晰。

1.4 统计学分析

本研究中数据均代入SPSS13.0统计软件包进行分析, 计数资料采用x2检验, P＜0.05有统计学意义。

2 结果

由表1数据可知，肺门结构、纵隔、肋膈角等DR相比CR设备就有明显优势，但没有统计学意义(x2=3.621、x2=2.002、x2=1.001，P＞0.05)，肺纹理、肺段更为明显，且具有统计学意义(x2=4.038、x2=7.448，P＜0.05)。由表2数据可知，CR图像评定中：甲级(88%)，乙级(10%)，丙级(2%)，DR图像评定中：甲级(91.2%)，乙级(5.1%)，丙级(3.7%)。

3 讨论

3.1 非晶硅平板探测器的工作原理

非晶硅平板探测器外形(如图1所示)类似于X线胶片的暗盒，是一种半导体探测器。完成X射线的间接转换[1]。基本原理为把掺铊的碘化铯闪烁发光晶体层(如图2所示)覆盖在光电二极管矩阵上，每个光电管就是一个像素，由非晶态氢化硅制成，提高了探测器的量子检出率[2]。当X射线入射到闪烁晶体层时被转化为可见光，在由光电二极管矩阵转换为电信号，在光电二极管自身的电容上形成存储电荷，像素的存储电荷量与入射的X射线强度成正比[3]。信息的搜集方式在矩阵行和列的方向都与外电路通过编码电路进行编址，完成图像的A/D转换后输出数字信号，输送到计算机完成图像重建(如图3所示)。这点不同于CR成像设备的IP板的输出，它是采用高精度的电动机带动存有潜影的IP板，通过激光束的摆动式反光镜进行反射而输出信号，通过光电倍增管转换放大后完成图像的A/D转换，可见图像的采集方式和读出方式DR都要明显优于CR成像设备，所以得到优质的图像质量。

图1 非晶态硅平板探测器

图2 探测器内部针状晶体导引可见光光子，防止散射

表1 具体观察结果统计(n=853)

表2 影像图片质量分级结果统计(n=853)

图3 DR正常胸部图像

3.2 非晶硅平板探测器的评价

评价平板探测器成像质量的性能指标主要有两个: 量子探测效率(DQE)和空间分辨率。①量子探测效率决定平板探测器对不同组织密度差异的综合分辨能力；②空间分辨率决定了对组织细微结构的分辨能力[4]。临床应用证明，这两个指标与图像质量有至关重要的作用。碘化铯与非晶硅的结合具有最高的DQE值材料，制成的非晶态硅平板探测器具有较高的图像质量，同时对于延长X射线管使用寿命, 减少X射线对患者及工作人员的辐射都有重要意义[5-7]。

非晶硅平板探测器摄影剂量较低，成像时间短，并且能够用多种方法对图像进行后处理[8]。平板探测器是高质量数字化X射线摄影装置，在图像处理和图像质量方面存在明显的优势，DR数字影像可用各种软件滤波器和图像观看工具影像清晰度明显增加[9-10]。图像的放大、反转、滤波、降噪、灰阶变换、边缘锐化、任意旋转和角度测量等技术在很大程度上扩展了影像的动态观察范围[11]。

同时在图像综合对比中，由于在成像原理上DR明显优于CR，但是在进行统计学分析时，不难发现在纵隔、肋膈角、肺门结构的显示上，尚不具有统计学意义，说明在设备的发展进程中，在某些组织成像上，DR设备尚不能具有绝对的优势[12]。

4 结语

DR设备具有清晰的成像特点，同时具有强大的图像后处理功能，应用组织均衡技术和普通DR图像相结合，能在很大程度上提高颈胸段正常结构的显示以及颈胸段病变的检出率，从而提高了工作效率，降低了影像检查成本，减少了X射线对患者的辐射[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]韩丰谈,朱险峰.医学影像设备学[M].北京:人民卫生出版社,2004:461.

[4]聂聪.不同平板探测器DR的比较研究[J].医疗设备信息,2007,21(4):87-88.

[5]崔玉贵,杨奕,曹志义,等.直接数字化X线摄影技术[J].影像技术,2007,2(3):57-60.

[6]叶伟,黄邻彬.碘化铯与硫氧化钆非晶硅平板探测器在胸部摄影的应用探讨[J].医疗装备,2010,23(9):26-27.

[7]段勇.非晶硅和非晶硒平板探测器在胸部影像中的表现[J].中国医疗设备,2008,23(3):106-107.

[8]陈建新.非晶硅X线平板探测器数字成像技术的应用价值[J].福州总医院学报,2005,1(1):55.

[9]王鹏程,张富利.数字化X线摄影平板探测器的研究进展[J].医疗卫生装备,2004,2:26-27.

[10]刘保玄.非晶硅X线平板探测器数字影像系统[J].医疗装备,2001,14(1):7-8.

[11]费忠,钱英.平板探测器DR技术胸部的临床应用及使用中维护[J].医疗装备,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]庞小平,吴南洲,杨承欢,等.直接数字X射线摄影组织均衡技术在颈胸段摄影中的应用[J].中国组织工程研究与临床康复,2010,14(17):3090-3093.

[14]王骏,甘泉,陈新沛.DR组织均衡研究[J].放射学实践,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.