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第13章 DR成像技术
湖北医药学院生物工程学院 敖 锋
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一、DR (Digital radiography)概述
将X线穿过人体后由平板探测器（FPD）探测的模拟信号直接数字化而形成数字影像的检查技术。
根据DR平板探测器结构类型和成像技术的不同，分为直接数字化X线成像（非晶硒）、间接数字化X线成像（非晶硅）、 CCD X线成像、多丝正比电离室成像。
DR的优点：更高的空间分辨力，更大的动态范围，更低的x线照射量，更丰富的图像层次，改善了工作流程，提高了工作效率。
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二、非晶硒探测器成像
直接数字化X线成像的平板探测器利用了非晶硒的光电导性，将X线直接转换成电信号，经模/数转换成数字化影像。
（一）基本结构：包括4部分
（1）X线转换介质：位于探测器的上层，为非晶硒光电材料。它利用非晶硒的光电导特性，将X线转换成电子信号。当X线照射非晶硒层时，可产生正负电荷（电子空穴对），这些电荷在偏置电压作用下以电流的形式沿电场移动，由探测器单元阵列收集。
空穴在物理学中指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象。即共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴。空穴带正电荷。
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（2）探测器单元阵列：位于非晶硒的底层，用薄膜晶体管（TFT）技术在玻璃底层上形成几百万个检测单元整列，每一个检测单元含有一个电容和一个TFT，且对应图像的一个像素。
（3）高速信号处理：每个储存在电容内的电荷按地址信号被顺序读出，形成电信号，然后进行放大处理，再送到A/D转换器进行模/数转换。
（4）数字影像传输：将电信号转换成数字信号并传输到计算机显示、打印。
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（二）成像原理
入射的X射线照射非晶硒层使硒层产生电子-空穴对，在外加偏压电场作用下，电子-空穴对向相反的方向移动形成电流，电流的大小与入射X线光子数量成正比，这些电流信号被存储在TFT的极间电容上。每个TFT形成一个采集图像的最小单元（像素），每个像素内有一个场效应管。在读出控制信号的控制下，开关导通，把存储于电容内的像素信号逐一按顺序放大，输送到A/D转换器将像素电荷转换为数字化图像信号。
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三、非晶硅探测器成像
非晶硅平板探测器是一种以非晶硅光电二极管阵列为核心的X线影像探测器。目前非晶硅平板探测器使用的荧光材料主要有碘化铯（se）和硫氧化钆（ga）。其原理是将入射后的X线光子转换成可见光，再由具有光电二极管作用的非晶硅阵列变为电信号，通过外围电路检出及A/D变换，从而获得数字化图像。由于经历了X线—可见光—电荷图像—数字图像的成像过程，因此被称作间接转换型平板探测器。
（一）基本结构
与非晶硒平板探测器比较，除了荧光材料层和探测元阵列不同，其信号读出、放大、A/D转换和输出等部分基本相同。
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（二）成像原理
位于探测器顶层的碘化铯闪烁晶体将入射的X线转换为可见光。可见光再激发碘化铯层下的非晶硅光电二极管阵列，使光电二极管的电容上形成储存电荷。每一像素电荷量的变化与入射X线强弱成正比，同时该阵列还将空间上连续的X线图像转换为一定数量的行和列构成的总阵式图像。在中央时序控制器的统一控制下，读取电路信号将电荷信号逐行取出，转换为串行脉冲序列，经A/D转换为数字信号。
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四、CCD X线成像
CCD （charge coupled device）X线成像的核心部件是电荷耦合器件，它是一种半导体器件，在光照下能产生与光强度成正比的电子电荷，形成电信号。
由于CCD对X射线不敏感，所以需要先将X射线激发荧光屏产生荧光，经增强后成为Video信息，经反光镜反射到CCD镜头，被采集并转换为电信息，再转换为数字信息，从而获得数字影像。
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原理：CCD 摄像机阵列技术是采用近百个性能一致的CCD 摄像机整齐排列在同一平面上，它们前方一定距离（共同的焦点）上是一张荧光屏。X 线对被检体曝光时，荧光屏发出人体组织的可见光影像，每一个CCD 摄影机摄取一定范围的荧光影像，并转换成数字信号，再由计算机进行处理，将图像拼接，形成一幅完整的图像。
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五、DR操作技术
（一）DR的成像过程
（二）DR操作流程
1．准备流程
①接通配电柜电源总闸；
②接通接线板电源；
③接通X线机控制器电源；
④接通电脑主机电源；
⑤开启技术工作站及其医生工作站；