数字化放射摄影技术在基层医疗机构中的应用

曹厚德 陈敏

（1.复旦大学附属华山医院静安分院 上海 200040; 2.上海交通大学医学院医学信息远程监护中心 上海 200025）

X线摄影在各级医疗机构放射科受检者中均占有最大份额，在基层医疗机构中更是最主要的检查方式。当CT、MRI普及应用后，X线摄影成为整个放射科数字化成像链的最后一环。1983年计算机X线摄影系统（computed radiography, CR）进入临床应用后，整个放射科的数字化即告完成。尽管随后发展的“数字化X线摄影”（digital radiography, DR）很快成为主流技术，但CR的历史作用仍然值得肯定，并在工作量不大的医疗机构至今仍有其一定的实用价值，所以在数字化X线摄影机的国际及国内市场中，仍占有一定的份额。

由于早年DR的称谓与传统的模拟X线摄影有区别，所以当时其含义实际上是一种“泛称”。随着CR的问世，DR又成为区别于CR的另一种技术。但是由于早年DR处于迅猛发展的阶段，所以今天看来命名的专指性不强，因此常导致名称与实际的混淆。所以在选购或应用时应进一步了解其主要构成部件及成像性能。限于篇幅，本文仅就目前作为主流技术的平板探测器型DR为例，进行介绍。

1 DR系统的组成

DR系统的组成包括高压发生器、X线管及支架、数字化摄片系统及支架、平板探测器、系统控制台。其中高压发生器是采用数字化控制技术，通过高频整流获得高电压。X线管采用旋转阳极，双焦点、大容量的X线管产生稳定的X线。数字化摄片系统包括滤线栅、X线自动剂量控制装置。与常规X线机相比，DR系统采用平板探测器作为X线图像采集装置，替代了传统的增感屏—胶片系统，实现X线信号的数字化转换过程。平板探测器是系统的关键部件，由它进行影像数据读取，再将数据传送到系统控制台，进行影像数据处理。探测器阵列由核心部件和外壳组成，核心部件包括非晶硒涂层和薄膜晶体管（thin film transistor, TFT）阵列，其工作原理是：X线照射光电转换层，形成图像电信号，由TFT阵列收集并检出，再经A/D转换及量化，从而获得X射线数字图像。曝光时X线光子通过与非晶硒涂层的电离作用，形成电子空穴对，在电场的作用下，电荷聚积在TFT阵列的信号存储电容中，通过信号放大器和数据读出电路，可以获得电压信号。

因为电压信号与收集到的电荷数量成正比，同时电荷数量与X线光子数（即X线强度）也成正比关系，即电压信号与X线信号成正比关系。在很宽的X线剂量范围内，电压信号与X线强度是严格的线性关系，通过TFT阵列检出和A/D转换后获取，用于医学诊断影像。DR系统的工作原理以探测器的工作方式为基础，在系统控制台的协调统一控制下，进行X线摄影。由于X线信号可以进行数字化的采集和处理，所以可采用最新的图像信息处理技术，从而在比较宽泛的摄影条件下，获得稳定的高质量X线影像，并提高工作效率。

2 平板探测器分类及成像原理

DR的平板探测器主要分为两种：①非晶硒平板探测器；②非晶硅平板探测器。

2.1 非晶硒平板探测器

主要由非晶硒层与TFT构成。硒为一种光电导体，X线可引起其电荷改变，由TFT检测并重建图象。入射的X射线使硒层产生电子空穴对，在外加偏压电场的作用下，电子和空穴对以相反方向移动形成电流，在薄膜晶体管中储存电荷。每一个晶体管的储存电荷量对应于入射X射线的剂量，通过读出电路可以获取每一点的电荷量，进而获取每点的X线剂量。由于非晶硒不产生可见光，没有散射线的影响，因此可以获得比较高的空间分辨率。

图1 非晶硒平板探测器结构示意图

2.2 非晶硅平板探测器

由碘化铯等闪烁晶体涂层与薄膜晶体管构成。被X线闪烁体覆盖的非晶硅将闪烁体产生的光信号转换为电信号，由TFT检测并重建图像。其工作过程分为两步：①闪烁晶体涂层将X线能量转换成可见光；②TFT将可见光转换成电信号（图2）。目前，非晶硅平板占应用市场的主要份额。

图2 非晶硅平板探测器结构示意图

3 DR应用于X线摄影的优势

3.1 主要特点

①具有较高的量子检测效率，可降低被检者的辐射剂量。②成像速度快。成像时间约为5 s左右，医师即刻可在显示器屏幕上观察到影像[1]。③根据需要可即刻打印激光胶片。④影像具有较高的空间分辨力和低噪声。

3.2 强大的软件后处理功能

软件后处理为DR技术的优势。图像增强技术可增强不同组织的显示效果。例如在胸部X线检查中，可分别增强肺纹理或肋骨小梁结构的细节，明显改善图像质量。对不同体厚的检查部位可进行不同曲线参数的调整，重点强化图像细节，增强图像对比度，提高图像分辨率。因此，DR不仅能充分挖掘和扩大每幅影像自身的信息含量，同时按照诊断的要求可转换出多种不同视觉形式的图像改进诊断效果。

3.3 进入区域影像诊断中心

通过网络，可将区域内各级医疗机构的资源进行整合[2]。建立以区为单位的临床影像诊断中心，建设专门的信息传输系统，覆盖全区所有社区卫生服务中心。由二级医院专家组成放射诊断团队，每天实时诊断基层传来的片子，遇到不能解决的疑难杂症还邀请全市三甲医院的专家进行远程会诊，并通过电子病历将诊断结果和意见反馈给社区卫生服务中心，每位患者从就诊到获得诊断报告，一般在15 min左右。

参考文献

[1] 曹厚德. 软阅读及专业显示器[J]. 中国医学计算机成像杂志, 2006, 12(5): 359-363

[2] 陈克敏, 赵永国, 潘自来. PACS与数字化影像进展[M].上海: 上海科技出版社, 2005: 300-309.