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Digital X-ray Systems - Standard article

数字X线拍摄系统的工作原理是什么?

数字X线拍摄(DR)系统是医学领域(例如牙科、外科和乳房X光检查)广泛使用的一种扫描仪。对身体特定器官或部位的DR扫描可以提供密致物质(例如骨骼和其他组织等)的2D图像。 

医疗DR系统由X射线管和平板式探测仪(FPD)组成。待扫描的人体部位定位于X射线管和探测仪之间。X射线管发射的X射线会穿透人体,由FPD捕捉衰减的X射线光子。

FPD很受放射科医师欢迎,因为它高度灵敏、轻巧紧凑,可以生成较大区域的精准图像。  高灵敏度意味着可以在较少的辐射暴露下生成高质量详图,降低患者和放射科医师的暴露风险。FPD的尺寸小,重量轻,使得扫描仪能够轻松融入空间有限的放射套件,并且很容易调整到最佳位置和倾角,既保证了患者的舒适性,又提高了图像质量。FPD能够生成准确、详细的图像,帮助医生更可靠地诊断病症,例如骨折筛查、乳腺癌或龋齿。 
 

 

数字X射线系统内的X射线平板式探测仪(FPD) 


FPD由一组称为像素的传感元件和相关的电子电路(包括读出集成电路(ROIC)和栅极驱动器)组成。软组织、骨骼和血液具有不同的X射线衰减特性,所以在扫描仪中通过像素阵列所捕捉信号的相对强度来表示人体部位的构成。电信号通过ROIC转换为数字输出,然后传输给后端计算系统。计算机将数字信号输出呈现为图像,以供打印或在显示器上显示。  FPD可以使用间接或直接方法将碰撞X射线转换为电信号。间接探测仪包含一层闪烁材料,用于将X射线转化为可见光子(光线)。闪烁体后面是一排光电二极管,用于将光转换成电信号。从概念上来说,光电二极管像素阵列与相机的图像传感器类似:通过高密度像素形成高分辨率图像,清楚、明晰地呈现微小特征。  对于实施直接转换的FPD,光电二极管采用一种能够将入射的X射线光子直接转换为电荷的材料制成。因此,这种FPD不需要闪烁体。相比间接探测仪,直接转换FPD一般具备更高的空间分辨率,且不易模糊。  直接和间接转换FPD都配有一组薄膜晶体管(TFT),将每个像素连接到对应的ROIC通道,以便将电荷转换为数字输出。这些TFT由一次使能一行像素的栅极驱动器控制,因此可以使用滚动快门的方式从FPD读取捕捉的X射线图像。
 

 

艾迈斯半导体技术在平板式探测仪中的应用

先进的混合信号半导体技术为艾迈斯半导体开发适用于FPD的精准、低噪声ROIC奠定了基础。ROIC可放大光电二极管阵列产生的模拟信号,将其转化为数字输出,再发送给FPD的计算后端。 

AS5850B是艾迈斯半导体提供的最新款读出IC,作为FPD的标准产品,它是一款16位、256通道的电荷数字转换器。它兼具速度快、噪声低的特点,可以优化图像质量,最大限度减少辐射暴露,同时提升动态应用中的图像质量。此外,超低的功耗还使它非常适合用在电池供电的便携式FPD设备中。  艾迈斯半导体还向全球领先的X射线设备制造商提供栅极驱动器作为应用特定的IC (ASIC)。


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