第 18 章 DR 成像技术

华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科孔祥闯

什么是 DR ？DR (Digital Radiography ) 数字 X 线摄

影 广义的 DR ：包括

CR 、 DR 、 DSA 、 DF 狭义的 DR ：包括 IDR 、 DDR 、 CCD 、 多丝正比室

数字 X 线摄影 (Digital Radiography ， DR) 分类按转换方式分类 : 非直接数字摄影（ Indirect Digital

Radiography, IDR ） :CsI/a-Si 、 CCD 直接数字摄影 (Direct Digital

Radiography, DDR) ： a-Se 、多丝正比室

平板探测器（ Flat Panel Detector, FPD ）

（一）非晶硒平板探测器技术

（一）非晶硒平板探测器技术 工作时 , ａ－Ｓｅ光电导层两面的电极

板间加有数千伏电压 , 光电导层吸收照射的Ｘ射线光量子 , 在非晶硒层激发出电子和空穴对，电子和空穴在偏置电压下反向运动并传到下层的薄膜晶体管（ＴＦＴ）时，到达像素电极的电荷 ,给存储电容充电，产生相应电荷变化，形成电信号，电信号的大小与Ｘ线投射密度呈正相关。电荷暂存在电容内，将电脉冲加到ＴＦＴ门极，ＴＦＴ导通，便把存储于漏极的电菏读出至数据读出线，后被数据放大器（电荷放大器）放大，处理并经Ａ／Ｄ变换形成对应像素的数字化图像信号。

非晶硒平板图非晶硒平板图

电模板

非晶硒

象素电极

X射线

TFT阵列

（二） CsI/a-Si 平板探测器技术

图 4

1 、成像原理 由闪烁体、薄膜ａ - Ｓｉ光电二极管阵列和Ｔ

ＦＴ阵列构成。 Ｘ射线穿过人体到达闪烁体后 , 激发出可见光

子并传递到下层的光电二极管 , 转换为电信号 ,结电容暂存电荷。将电脉冲加到ＴＦＴ门极 ,ＴＦＴ导通 , 便把该存储于漏极的电荷于源极读出至数据 ( 读出 ) 线 , 后被数据读出放大器( 电荷放大器 ) 放大、处理并进而去Ａ／Ｄ变换形成对应像素的数字化图像信号。

2 、采用 CsI/a-Si 平板探测器的厂家 a-Si -- 目前世界上主要领先厂家都用这

种技术，包括 GE 、西门子、飞利浦、柯达等。像素大小 139--200m.

（二） CCD 探测器技术 包括可见光转换屏，

光学系统和 CCD 或CMOS 。 X 射线是先通过由闪烁体或荧光体构成的可见光转换屏，将 X 射线光子变为可见光图像，而后通过光学系统由 CCD 或CMOS 采集转换为图像电信号。

CCD系统

X射线

CsI

CCD片

⊕

⊕

可见光

采用 CCD 系统的公司：它所用的可见光转换屏同样有用 CsI 和 GdSO 两

类材料之分。 采用 CsI+CCD 有 Swissray(4 片 CCD 元件 ) ，

Wuestec(2 片 CCD 元件 ) ， AID(1 片 CCD元件 ) ， Apelem ， Trex 等公司。

单块 CCD 型：加拿大 IDC 公司的 Xplorer

CCD 探测器成像过程：

CCD 探测器成像 成本低，易推广 转换过程多，量子检出效率 DQE

较低 成像质量不如其它类型的 DR 可以基本满足临床影像诊断的需

要

（四）多丝正比室技术

多丝正比室工作原理

（四）多丝正比室技术原理 机械扫描系统使 X 射线管、水平狭缝及探测器垂直方

向作均匀的同步运动，到新位置再作一次水平探测记录；如此重复进行，从头到尾扫描一次就完成一幅 X射线图像的拍摄。整个曝光过程完成后，在计算机内存中形成了一幅 1024 或 2048矩阵的数字图像。

线扫描的动态范围与系统的探测灵敏度和密度分辨率有关，线扫描独特的大动态范围，当显示器质量很高时可以观察到 120倍以上的动态对比图像，比传统 X线机更好，可以清晰地在一次拍片中同时再现密度悬殊的软、硬组织。线扫描成像技术 X 线被严格限制在很窄的缝隙中，克服了散射线造成的干扰，本底噪声为“ 0”，探测灵敏度高，使原本被本底噪声淹没的微弱的 X 线也能被检测出来，能够分辨出面成像不能看到的人体组织更加细微的密度差别，密度分辨率高。

多丝正比室技术特点： 避免了 X 线的散射 探测灵敏度高 密度分辨率高 剂量低 扫描时间过长 图像空间分辨率有待进一步提高

多丝正比室技术 由于线扫描成像需一定的扫描时间，一张

14×17英寸大小的区域最快需 2 秒钟，所以不能实现适时扫描，不适应心脏摄影。线扫描成像技术适合于综合性医院门诊、大量胸部拍片、体检的需要，代替传统的透视机。适合于儿童的拍片、体检、透视的需要，保护少年儿童。适合于胸部、肺部、肿瘤专科医院。适合于对育龄妇女计划生育的检查。适合于婚前体检，代替胸部透视。

FPD 的特点： ＦＰＤ具有高射线吸收率、高信号转换

率和传输能力，造就了ＤＲ系统高动态范围、优良低密度分辨特性、低成像剂量等品质。

FPD(Flat Panel Detector) 平板探测器

使用标定、校正软件进行多种校正： 暗电流 增益不均匀性 行相关噪声 坏像素 (坏像素剔除及通过邻近像素进行插值 ) 等

以消除系统噪声、图像伪影。

FPD(Flat Panel Detector) 平板探测器

平板探测器具有宽广的曝光动态范围： 动态范围是衡量探测器性能的一个关键指标。

是指探测器能够线性地探测出 X 线入射剂量的变化 其最低剂量与最高剂量之比。假如 DR 探测器能线性地探测出剂量变化最低值是 1μGy ，剂量低干 1μGy 时输出都是 0 ；能探测的最高值是 10mGy ，剂量再高输出也是相同。 那么两输人剂量高低之比是 1μGy ：10mGy= 1 ： 10000 （即 10 的 4 次方）为该探测器的动态范围。

FPD(Flat Panel Detector) 平板探测器平板探测器具有宽广的曝光动态范围

（五）数字化透视（ Digital Fluoroscopy,DF ）

FPD能以一当四，取代影像增强器、光学系统、摄像机和模数转换器，而上述每一个环节所造成的失真、噪声和分辨率下降都被避免了 ,从而大大提高了影像质量。

（六） FPD 原理的比较

（七） DR 的技术优势 图像空间分辨率高，图像清晰、细腻。 动态范围大，恒定优异的图像质量 , 探测器具

有很大的动态范围 ,消除因曝光条件不当而重照现像

余辉小，曝光后几乎没有残影，且两次曝光时间间隔短。

密度分辨率很高，用数字放射摄影可以看出对比度低于 1% 、直径大于 2mm 的物体。

摄影剂量小，只有平片系统的 1/3~1/4 。 易于图像存储、传输，易于接入 PACS 系统。

（七） DR 的临床应用优点（ 1 ）与传统胶片—屏幕式成像相比，极大地提高工作效率

－不需处理胶片和暗盒 , 平均缩短检查时间 62% 。数字 X 射线摄影检查完成后，仅需要 2min 左右就可以把图像提供给放射医师进行阅片，而 CR 检查和传统胶片平均需要 7min 左右才能准备好为医师阅片所用。数字 X 射线摄影与传统片—屏 X 射线摄影相比检查时间缩短了 62%; 而与计算机 X 射线摄影 (CR) 相比缩短了近 7% ，

（ 2 ）图像传输加快 98% 。（ 3 ）不需要暗室。（ 4 ）各种成本的节省（废片率，暗夹，劳动强度，

检查时间）。

(1)双能减影（ Dual Energy Subtraction ， DES)

双能量减影法可以把不同吸收系数的组织分开 , 把骨组织或软组织从Ｘ线图像中除去 ,得到仅含软组织或骨组织的图像。在一次屏气过程中 , 相继使用两个不同的管电压曝光 (120ｋＶ ,200ｍＡｓ和 60ｋＶ ,100ｍＡｓ ),来取得两帧图像 , 两片会有不同的光密度分布 , 对两片进行加权相减 ,即可分别得出骨骼或软组织单一成分的分布图像。

双能减影后得到一幅软组织图像和一幅骨骼图像。

Soft tissue image Bone imageConventional DR

(1)双能减影（ Dual Energy Subtraction ， DES)

双能减影（ Dual Energy Subtraction ， DES)

结核球（部分钙化）

双能减影（ Dual Energy Subtraction ， DES)

双能减影（ Dual Energy Subtraction ， DES)

右下肺野还未完全实变的肺炎

病例 1 ：呼吸困难 1 年，加重 2 个月。

病理：小细胞癌

（ 2 ） DR组织均衡技术

在常规 X 线摄影时，很难用一种摄影条件，将不同厚度，不同层次的脊柱拍照出来，例如，颈胸结合部，腰骶结合部等。在以上部位投照时，如果曝光条件大，则厚度大的椎体会显示较好，而厚度小的椎体会因过度曝光而黑化。

（ 2 ） DR组织均衡技术 组织均衡就是在保持相关主要区域的适当对比度前提下，提高厚薄区域的对比度。

它有两个参数： area 和 strength ，前者表示进行组织均衡补偿的范围，后者表示强度。

未加组织均衡加组织均衡

DR操作技术 检查资料的录入 曝光参数设置 :AEC （ automatic

exposure control ） 图像后处理

DR 质量控制

方面很多 措施规范

DR 临床应用体会

Philips FPD 技术参数 非晶态硅 (良好

的动态响应 ) 探测器尺寸 : 43

x 43 公分 图像矩阵 : 3001

x 3001 像素尺寸 : 143 微米

像素深度 : 14位

6 µm Needle diameter

完善的图像处理

1 cm

数据提取范围野 --- ranger fields

宽广灰阶范围

一次曝光即可得到从骨骼到软组织的所有信息

并可通过窗宽窗位的调节显示你所感兴趣区（ ROI ）

多频均衡无伪影处理(UNIQUE)

边缘增强 多频均衡UNIQUE

伪影

多频均衡无伪影处理(UNIQUE)边缘增强 多频均衡

UNIQUE

伪影

How

good

is it?

45epms.huawei.comepms.huawei.com