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尴尬之身:所谓“动态DR”的一些技术真相

发布时间:2015-07-26作者:器械科-转载

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最近某国内厂家推出了一款“动态DR”,兼具DR和胃肠检查功能,自称功能齐备,图像质量好,大有颠覆DR行业之势,结果一石激起千层浪,引起口水战不断。其实透过现象看本质,此款所谓“动态DR”本质上仍不过是一款CCD-DR, 即使增加了一个低帧率的动态采集功能,也终究无法摆脱其作为CCD-DR“基因”。

是非曲直,不辨不明。既然此款所谓”动态DR”本质是CCD-DR,那么有两个问题则是广大读者需要需明辨的:

1 所谓“动态DR”的静态拍片的剂量是不是偏高, 是不是一种落后淘汰的技术?

2 所谓“动态DR”的动态8帧透视功能真的适合用来做胃肠检查吗?

先来看看第一个问题。CCD-DR自诞生起,相比于平板DR,就因其成像剂量偏大,图像质量较差,饱受诟病。经过10多年的发展,CCD-DR有没有可能克服这个缺陷呢?答案是否定的。原因就在于CCD探测器受其成像原理的限制,X光子的探测效率要远远低于平板探测器。

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一个典型的CCD探测器由闪烁体层,光学系统和CCD相机构成。闪烁体层将X线转换为可见光,通过光学系统在CCD芯片表面成像。而一个典型的平板探测器则是由闪烁体层,TFT和采集电路构成。闪烁体层将X线转换为可见光,TFT直接将可见光转换成电信号进行成像。

下面笔者就带各位读者看看,在CCD探测器中,这些用于成像的X光子都损失在了那些环节。

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为什么CCD探测器的光学系统会损失如此多了可见光子呢?大家知道,衡量一个光学透镜系统收集光子的效率的指标就是透镜的口径,口径越大,效率越高(道理很浅显,只有入射到镜片上的可见光子才能被成像,口径越大,接收的光子面积越大)。目前CCD-DR所用的透镜系统的口径大多在100~150mm之间,而平板由于是可见光子直接入射到TFT上,口径相当于430mm,二者用来收集可见光子的面积相差了8~10倍。这也就是CCD探测器探测效率低,成像剂量偏大的根本原因。

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所谓“动态DR”无论如何包装,归根结底仍是一个DR, 既然是DR,静态拍片就是其“主业”。经过10多年的发展,TFT技术已经日益成熟,稳定性大幅提高,平板DR的成本也大幅下降。反观CCD探测器十几年来在探测效率上未有提高,成像剂量较平板探测器要高一倍以上(行业内用DQE(量子探测效率)来衡量探测器对剂量的利用效率,平板探测器的DQE通常高出CCD探测器一倍以上)。平板价格尚高时,CCD-DR作为一种低成本的过渡技术尚可接受,平板价格一路走低,CCD-DR必然面临被淘汰的命运。拿这样一个过时的技术,换个马甲,包装一番,就四处鼓吹,未免不合时宜。

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所谓“动态DR”在静态拍片上的表现不佳,那其动态功能又表现如何呢?其每秒8帧的动态采集功能,真的适合用来做胃肠检查吗?所谓胃肠检查,是通过使用X线透视和摄影相结合,来动态的观察和记录胃肠道的形态的检查方法,透视从各个角度观察胃肠道形态,作为定位和引导,摄影除用于记录透视所见之外,更有利于微小病变的显示和诊断。所以在胃肠检查中,透视和摄影,二者相辅相成,缺一不可。要实现透视功能,有两个关键性的指标,一个是帧率,一个是低剂量成像。

帧率这个指标有一条标准线,即要达到每秒30帧的采集速率,低于这个速率,极易造成动态图像的缺帧从而导致漏查,而所谓的”动态DR”只有区区每秒8帧的采集速率,是难以胜任透视功能的。而动态平板探测器和影像增强器+CCD技术都能够达到这项指标。第二个关键性的指标是低剂量成像。由于在胃肠检查中往往要采集数千帧透视图像,为了降低病人的受辐射剂量,一个透视图像的剂量往往只有DR拍片图像的几十分之一,前面已经分析过,CCD探测器对剂量的利用效率要远低于平板探测器,其在低剂量下的成像质量无法与平板相比。那么影像增强器+CCD的技术量子探测效率又如何呢?我们再来看看影像增强器的工作原理。

影像增强器由输入屏、光电阴极、聚焦电极、阳极和输出屏构成,输入屏将X线转换为可见光子,光电阴级将可见光子转换为电子,电子在阴极电位、聚焦电极及阳极电位共同形成的电子透镜作用下加速、聚焦、冲击,在输出屏上形成“增强”了的电子影像,电子像再由输出屏转换成可见光图像。电极对电子的加速作用越大,电子撞击输出屏时的动能越大,激发的可见光子越多。由于影像增强器的阴阳极之间的高压电极的加速作用,输出屏输出的可见光子数量通常可以达到输入屏可见光子的10倍以上,这也就是影像增强器的“增强”作用。正是被“增强”了的“可见光子”有效的弥补的光学系统和CCD对光子的损失,使得影像增强器+CCD的技术比CCD-DR的量子探测效率仍要高80%以上,其在低剂量下的图像质量也是远远高于CCD-DR的。在对比二者的探测效率时,绕开影像增强器不谈,只对比CCD芯片,就大有避实就虚,顾左右而言它之嫌了。

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综合看“动态DR”在帧率和低剂量成像下的“糟糕”表现,用其用来做胃肠透视,也是勉为其难了。既然不能做透视,就好比一把狙击枪没有瞄准镜,无法瞄准射击,只能乱开一气,又何谈来做“有效”的胃肠检查呢?

综上,所谓“动态DR”不过就是在早已过时的CCD-DR上,加了一个不是那么实用的低帧率采集功能,拍片不如平板DR, 胃肠检查又不能做透视,料是有些不伦不类,不尴不尬。更何况国人日益关心辐射剂量问题,CCD-DR技术成像剂量偏大,图像质量差,本应逐步淘汰,更不该拿来鼓吹成新技术,混淆视听,误导用户,危害患者。本人才疏学浅,所言如有不当,敬请指正。



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