數(shù)字X射線技術(shù)幫助改進(jìn)診斷圖像質(zhì)量

數(shù)字X射線正在改變放射科的工作方式。這項(xiàng)技術(shù)能夠減少患者的輻射照射、改進(jìn)診斷的圖像質(zhì)量，而且同傳統(tǒng)的X射線系統(tǒng)相比，可以減少數(shù)千美元的化學(xué)處理費(fèi)用。

數(shù)字X射線的成形可被分為直接轉(zhuǎn)換和間接轉(zhuǎn)換。直接轉(zhuǎn)換利用基于硒的面板將非吸收光子直接轉(zhuǎn)換為電荷，如圖1所示。間接轉(zhuǎn)換利用閃爍材料將光子轉(zhuǎn)換為光，然后利用光電二極管、CCD或CMOS成像傳感器將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，如圖2所示。不論X射線能量如何轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，都必須從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，才能進(jìn)行圖像處理。雖然整個(gè)圖像的更新速率相對(duì)較低(15～120幀/秒)，探測(cè)器卻包含數(shù)百萬(wàn)個(gè)像素，在保證低成本與低功耗的前提下，實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換以及保持讀數(shù)的高精度是需要應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)。

解決方案

信號(hào)的直接和間接轉(zhuǎn)換都需要ADC，其采樣速率應(yīng)當(dāng)?shù)扔陉嚵谐叽缗c更新速率的乘積。性價(jià)比最高和功耗最低的解決方案是利用一個(gè)或多個(gè)高速ADC依次將各像素?cái)?shù)字化。大型探測(cè)器可能需要利用幾個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以期望的更新速率對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字化。

雖然標(biāo)準(zhǔn)的圖像增強(qiáng)器管提供8 bit～10 bit的深度，新的探測(cè)器具有更寬的動(dòng)態(tài)范圍，使用14-bit、16-bit甚至18-bit的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。憑借動(dòng)態(tài)范圍的改善以及靈敏度的提高，這些無(wú)膠片探測(cè)器可以生成質(zhì)量更高的圖像，給診斷帶來(lái)更多的信息。除了改善診斷所需的原始數(shù)據(jù)，數(shù)字處理還可以提高對(duì)比度，突出組織密度的差異。

ADI公司提供一系列高速、高分辨率ADC，以滿足各種探測(cè)器陣列尺寸和更新速率需求。最高信噪比方面，AD762116-bit PulSAR ADC的信噪比(SNR)為90dB，轉(zhuǎn)換速率高達(dá)3MSPS。對(duì)于較低動(dòng)態(tài)范圍的系統(tǒng)，AD7484 14-bit SAR ADC在3MSPS采樣速率的信噪比(SNR)為76.5dB。AD7621與AD7484都是逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有優(yōu)異的線性度，這對(duì)圖像質(zhì)量來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的參數(shù)。對(duì)于較高速的ADC，AD9240與AD9244 14-bit單芯片ADC分別提供10MSPS和40MSPS/65MSPS的采樣速率。對(duì)于整個(gè)圖像要求高更新速率的X射線設(shè)備而言，這些流水線型ADC非常適合。