Плоский детектор
Плоские детекторы представляют собой класс твердотельных рентгеновских цифровых рентгенографических устройств, по принципу действия аналогичных датчикам изображения , используемым в цифровой фотографии и видео. Они используются как в проекционной радиографии , так и в качестве альтернативы усилителям рентгеновского изображения (ИИ) в рентгеноскопическом оборудовании.
Принципы
[ редактировать ]
Рентгеновские лучи проходят через объект изображения и попадают в один из двух типов детекторов.
Косвенные детекторы
[ редактировать ]Косвенные детекторы содержат слой сцинтилляционного материала, обычно либо оксисульфида гадолиния, либо йодида цезия , который преобразует рентгеновские лучи в свет. Непосредственно за слоем сцинтиллятора находится детекторная матрица из аморфного кремния, изготовленная с использованием процесса, очень похожего на тот, который используется для изготовления ЖК- телевизоров и компьютерных мониторов. Подобно TFT-LCD- дисплею, миллионы пикселей размером примерно 0,2 мм, каждый из которых содержит тонкопленочный транзистор, образуют сетку с узором из аморфного кремния на стеклянной подложке. [1] В отличие от ЖК-дисплея, но аналогично чипу датчика изображения цифровой камеры, каждый пиксель также содержит фотодиод , который генерирует электрический сигнал, пропорциональный свету, создаваемому частью сцинтилляционного слоя перед пикселем. Сигналы фотодиодов усиливаются и кодируются дополнительной электроникой, расположенной по краям или за матрицей датчиков , чтобы создать точное и чувствительное цифровое представление рентгеновского изображения. [2]
Прямые FPD
[ редактировать ]В устройствах визуализации с прямым преобразованием используются фотопроводники , такие как аморфный селен (a-Se), для захвата и преобразования падающих рентгеновских фотонов непосредственно в электрический заряд. [3] Рентгеновские фотоны, падающие на слой a-Se, генерируют электронно-дырочные пары за счет внутреннего фотоэлектрического эффекта. Напряжение смещения , приложенное к глубине слоя селена, притягивает электроны и дырки к соответствующим электродам; таким образом, генерируемый ток пропорционален интенсивности облучения. Затем сигнал считывается с помощью базовой считывающей электроники, обычно с помощью матрицы тонкопленочных транзисторов (TFT). [4] [5]
За счет исключения этапа оптического преобразования, свойственного детекторам с непрямым преобразованием, устраняется боковое разброс оптических фотонов, тем самым уменьшая размытие результирующего профиля сигнала в детекторах с прямым преобразованием. В сочетании с малыми размерами пикселей, которые достигаются с помощью технологии TFT, детекторы прямого преобразования a-Se могут, таким образом, обеспечивать высокое пространственное разрешение. Такое высокое пространственное разрешение в сочетании с относительно высокой квантовой эффективностью обнаружения фотонов низкой энергии (<30 кэВ) a-Se мотивирует использование этой конфигурации детектора для маммографии , в которой высокое разрешение желательно для выявления микрокальцинатов . [6]
Преимущества и недостатки
[ редактировать ]
Плоские детекторы более чувствительны и быстрее пленочных . Их чувствительность позволяет получить меньшую дозу радиации при заданном качестве изображения, чем пленка. Для рентгеноскопии они легче, гораздо более долговечны, меньше по объему, более точны и имеют гораздо меньше искажений изображения, чем усилители рентгеновского изображения , а также могут производиться с большей площадью. [7] К недостаткам по сравнению с II можно отнести дефектные элементы изображения, более высокую стоимость и более низкое пространственное разрешение. [8]
В общей рентгенографии можно сэкономить время и средства по сравнению с компьютерной рентгенографией и (особенно) пленочными системами. [9] [10] В Штатах Соединенных цифровая рентгенография скоро превзойдет использование компьютерной рентгенографии и пленки. [11] [12]
в маммографии ПФД прямого преобразования превосходят пленочные и непрямые технологии с точки зрения разрешения. Было показано, что [ нужна ссылка ] , отношение сигнал/шум и квантовая эффективность. [13] Цифровая маммография обычно рекомендуется в качестве минимального стандарта для программ скрининга молочных желез . [14] [15]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Камп, К; Гранторы, П; Пла, Ф; Гобер, П. (декабрь 1998 г.). «Технология цифрового рентгеновского детектора». РБМ-Новости . 20 (9): 221–226. дои : 10.1016/S0222-0776(99)80006-6 .
- ^ Коттер, Э.; Лангер, М. (19 марта 2002 г.). «Цифровая рентгенография с плоскопанельными детекторами большой площади». Европейская радиология . 12 (10): 2562–2570. дои : 10.1007/s00330-002-1350-1 . ПМИД 12271399 . S2CID 16677678 .
- ↑ Прямое и непрямое преобразование. Архивировано 2 января 2010 г. в Wayback Machine.
- ^ Чжао, В.; Роулендс, Дж. А. (1995). «Цифровая радиология с использованием активного матричного считывания аморфного селена: теоретический анализ детекторной квантовой эффективности». Медицинская физика . 24 (12): 1819–33. дои : 10.1118/1.598097 . ПМИД 9434965 .
- ^ Чжао, Вэй; Хант, округ Колумбия; Таниока, Кенкичи; Роулендс, JA (сентябрь 2005 г.). «Плоские детекторы из аморфного селена для медицинского применения». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 549 (1–3): 205–209. Бибкод : 2005NIMPA.549..205Z . дои : 10.1016/j.nima.2005.04.053 .
- ^ М. Дж. Яффе, «Детекторы для цифровой маммографии», в журнале «Цифровая маммография» под редакцией У. Бика и Ф. Дикманна (2010).
- ^ Зайберт, Дж. Энтони (22 июля 2006 г.). «Плоские детекторы: насколько они лучше?» . Детская радиология . 36 (С2): 173–181. дои : 10.1007/s00247-006-0208-0 . ПМЦ 2663651 . ПМИД 16862412 .
- ^ Николофф, Эдвард Ли (март 2011 г.). «Учебное пособие по физике AAPM/RSNA для резидентов: физика систем плоскопанельной рентгеноскопии» . Радиографика . 31 (2): 591–602. дои : 10.1148/rg.312105185 . ПМИД 21415199 .
- ^ Андриоле, Кэтрин П. (1 сентября 2002 г.). «Оценка производительности и стоимости компьютерной рентгенографии, цифровой рентгенографии и экранной пленки для амбулаторных исследований органов грудной клетки» . Журнал цифровых изображений . 15 (3): 161–169. дои : 10.1007/s10278-002-0026-3 . ПМЦ 3613258 . ПМИД 12532253 .
- ^ «CR против DR – какие есть варианты?» . AuntMinnie.com . 31 июля 2003 года . Проверено 23 июля 2017 г.
- ^ «Medicare сократит платежи за аналоговые рентгеновские снимки, начиная с 2017 года» . AuntMinnie.com . 7 февраля 2016 года . Проверено 23 июля 2017 г.
- ^ «Цифровая радиология: глобальный переход к процессу захвата рентгеновских изображений» . Новости технологий обработки изображений . 8 февраля 2013 года . Проверено 23 июля 2017 г.
- ^ Марки, Миа К. (2012). Физика маммографической визуализации . Тейлор и Фрэнсис. п. 9. ISBN 9781439875469 .
- ^ Программа скрининга молочной железы Национальной службы здравоохранения (2016 г.). Клинические рекомендации по скрининговой оценке рака молочной железы (4-е изд.). Общественное здравоохранение Англии.
- ^ Ли, Кэрол Х.; Дершоу, Д. Дэвид; Копанс, Дэниел; Эванс, Фил; Монси, Барбара; Монтиччоло, Дебра; Бреннер, Р. Джеймс; Бассетт, Лоуренс; Берг, Венди; Фиг, Стивен; Хендрик, Эдвард; Мендельсон, Эллен; Д'Орси, Карл; Сиклс, Эдвард; Бурхенн, Линда Уоррен (январь 2010 г.). «Скрининг рака молочной железы с помощью визуализации: рекомендации Общества визуализации молочной железы и ACR по использованию маммографии, МРТ молочной железы, ультразвука молочной железы и других технологий для обнаружения клинически скрытого рака молочной железы». Журнал Американского колледжа радиологии . 7 (1): 18–27. дои : 10.1016/j.jacr.2009.09.022 . ПМИД 20129267 . S2CID 31652981 .
