Flat panel detectors (FPDs) are electronic devices that are used to capture X-ray images. They have become increasingly popular in recent years, replacing the traditional X-ray film and computed radiography (CR) systems. FPDs offer numerous advantages over their predecessors, such as improved image quality, quicker image acquisition, and greater dose efficiency.
История плоскопанельного детектора
В середине 1990-х годов в качестве альтернативы традиционной рентгеновской пленке были представлены плоскопанельные детекторы. Первоначально они были реализованы в цифровых рентгенографических системах для маммографии, но их использование быстро распространилось на другие дисциплины медицинской визуализации, включая общую рентгенографию, рентгеноскопию и компьютерную томографию (КТ).
Самые ранние плоскопанельные детекторы использовали технологию аморфного кремния (a-Si), которая широко используется и сегодня. Однако в последние годы появились новые разновидности плоскопанельных детекторов, например основанные на комплементарной технологии металл-оксид-полупроводник (КМОП).
Типы плоскопанельных детекторов
Косвенное преобразование и прямое преобразование — две основные разновидности плоскопанельных детекторов. Сцинтилляционный материал используется детекторами непрямого преобразования для преобразования рентгеновских лучей в видимый свет, который затем обнаруживается матрицей фотодиодов. Напротив, детекторы прямого преобразования непосредственно преобразуют рентгеновские лучи в электрические сигналы с использованием полупроводникового материала, такого как аморфный селен (a-Se).
Детекторы косвенного преобразования
Детекторы непрямого преобразования состоят из сцинтилляционного материала, такого как иодид цезия (CsI) или оксисульфид гадолиния (GOS), и матрицы фотодиодов. Когда рентгеновские лучи проходят через материал сцинтиллятора, рентгеновские лучи поглощаются и испускают вспышку света. Затем массив фотодиодов обнаруживает этот свет и преобразует его в электрический сигнал. После обработки электрического сигнала создается цифровое изображение.
Преимущество детекторов с непрямым преобразованием заключается в обнаружении рентгеновского излучения в широком диапазоне энергий, что делает их подходящими для различных приложений. Кроме того, они дешевле детекторов прямого преобразования. Из-за рассеяния света внутри сцинтилляционного материала детекторы с непрямым преобразованием имеют такие недостатки, как пониженное пространственное разрешение и повышенный шум изображения. резолюция and increased image noise.
Детекторы прямого преобразования
Детекторы прямого преобразования непосредственно преобразуют рентгеновские лучи в электрические сигналы с использованием полупроводникового материала, такого как a-Se или теллурид кадмия (CdTe). Когда рентгеновские лучи проходят через полупроводниковый материал, создаются электронно-дырочные пары, которые впоследствии собираются массивом электродов. После обработки электрических сигналов, генерируемых массивом электродов, создается цифровое изображение.
По сравнению с детекторами непрямого преобразования детекторы прямого преобразования обеспечивают более высокое пространственное разрешение и превосходное качество изображения. Поскольку нет необходимости в сцинтилляционном материале для поглощения и преобразования рентгеновских лучей в видимый свет, они также обладают более высокой эффективностью дозы. Однако детекторы прямого преобразования могут быть более чувствительными к флуктуациям энергии рентгеновского излучения и стоят дороже.
Принципы работы плоскопанельных детекторов
Детекторы с плоской панелью преобразуют рентгеновские лучи в электрические сигналы, которые затем обрабатываются компьютером для создания цифрового изображения. Принципы работы плоскопанельных детекторов зависят от формы используемого детектора.
В детекторах непрямого преобразования рентгеновские лучи проходят через материал сцинтиллятора, что приводит к вспышке света. Затем массив фотодиодов обнаруживает свет и преобразует его в электрический сигнал. Усиленный, оцифрованный и обработанный электрический сигнал создает цифровое изображение.
В детекторах прямого преобразования рентгеновские лучи проходят через полупроводниковый материал и генерируют электронно-дырочные пары. После сбора электронно-дырочных пар массив электродов преобразует их в электрический сигнал. Усиленный, оцифрованный и обработанный электрический сигнал создает цифровое изображение.
Преимущества плоскопанельных детекторов
Традиционные системы рентгеновской пленки и компьютерной радиографии превосходят плоскопанельные детекторы по многим параметрам. Среди основных преимуществ плоскопанельных детекторов:
Детекторы с плоской панелью обеспечивают превосходное пространственное и контрастное разрешение по сравнению с традиционными рентгеновскими пленочными и компьютерными рентгенографическими системами. Это делает диагностику и планирование лечения более точными.
Детекторы с плоской панелью могут выдавать цифровые изображения за секунды, в то время как традиционным системам рентгеновской пленки и компьютерной радиографии для получения изображения может потребоваться несколько минут. Это ускоряет диагностику и лечение и сокращает время ожидания пациентов.
Для получения высококачественных изображений плоскопанельные детекторы требуют меньшей дозы рентгеновского излучения, чем традиционные рентгеновские пленки и системы компьютерной радиографии. Это позволяет снизить облучение и повышает безопасность пациентов.
Детекторы с плоскими панелями устраняют необходимость ручной обработки рентгеновской пленки и пластин CR, сокращая количество времени и усилий, необходимых для обработки изображений. Это повышает эффективность рабочего процесса и снижает вероятность ошибок.
Детекторы с плоской панелью можно использовать в различных областях медицинской визуализации, включая общую рентгенографию, рентгеноскопию, маммографию и компьютерную томографию (КТ). Это делает их адаптируемым и экономичным вариантом для медицинской визуализации.
Области применения плоскопанельных детекторов
Плоскопанельные детекторы (FPD) — это цифровые устройства обработки изображений, используемые в различных медицинских, промышленных и охранных приложениях. Они стали важным компонентом многих систем обработки изображений благодаря своей высокой чувствительности, малому времени отклика и превосходному качеству изображения. Вот некоторые типичные области применения плоскопанельных детекторов:
Медицинская визуализация
Цифровая рентгенография (DR): FPD широко используются в системах DR для общей рентгенографии, включая грудную клетку, брюшную полость и скелетную визуализацию. Они обеспечивают улучшенное качество изображения, более низкие дозы облучения и более быстрое получение изображения по сравнению с традиционными пленочными системами.
Маммография: FPD значительно улучшили качество маммографических изображений, что позволило лучше выявлять и диагностировать рак молочной железы.
Рентгеноскопия: FPD используются при рентгеноскопических исследованиях в режиме реального времени, таких как исследования желудочно-кишечного тракта, ангиография и интервенционные процедуры. Они обеспечивают изображения высокого разрешения с низким уровнем шума и минимальной размытостью при движении.
Стоматологическая визуализация: FPD используются в стоматологических системах визуализации, включая интраоральную и панорамную визуализацию, предлагая улучшенное качество изображения и сниженное облучение.
Неразрушающий контроль (НК)
FPD используются в промышленности для неразрушающего контроля и контроля качества. Сферы применения включают контроль сварных швов, материалов и компонентов в аэрокосмической, автомобильной и обрабатывающей промышленности. Системы рентгеновского контроля Wellman и Счетчики рентгеновских компонентов использовали плоскопанельные детекторы, которые зарекомендовали себя как качественное контрольное оборудование для компаний, предоставляющих услуги по производству электроники.
Системы безопасности и контроля
FPD используются в системах контроля безопасности, например, для сканирования багажа и грузов в аэропортах и морских портах. Они предлагают Изображение высокого разрешения для обнаружения контрабандывзрывчатых веществ и других угроз.
Научное исследование
FPD используются в различных исследовательских приложениях, включая эксперименты по физике высоких энергий, исследования синхротронного излучения и нейтронную визуализацию.
Ветеринария
FPD используются в ветеринарных системах визуализации для диагностических целей у мелких и крупных животных, предлагая более быстрое получение изображений и улучшенное качество изображения по сравнению с традиционными пленочными системами.
Это всего лишь несколько примеров многих применений плоскопанельных детекторов. Их универсальность, высокая производительность и цифровой характер сделали их незаменимым инструментом во многих областях.
Заключение
Плоскопанельные детекторы обеспечивают превосходное качество изображения, более быстрое получение изображения, улучшенную эффективность дозы и повышенную производительность рабочего процесса. Кроме того, они легко адаптируются и могут использоваться в различных областях рентгеновской визуализации, таких как общая рентгенография, рентгеноскопия, маммография, компьютерная томография, стоматологическая визуализация, неразрушающий контроль (NDT), сканирование багажа и грузов, ветеринарная визуализация и физические исследовательские эксперименты. По мере развития технологий мы будем наблюдать дальнейшие достижения в области плоский детектор технология, которая позволит еще больше улучшить и повысить эффективность процедур рентгеновской визуализации.
Часто задаваемые вопросы
- Какие существуют типы плоскопанельных детекторов?
Существует два основных типа: детекторы с непрямым преобразованием и детекторы с прямым преобразованием. Детекторы непрямого действия используют сцинтилляционный материал для преобразования рентгеновских лучей в свет, который затем регистрируется матрицей фотодиодов. В детекторах прямого действия используется полупроводниковый материал, который напрямую преобразует рентгеновские лучи в электрические сигналы.
- Какой тип обеспечивает лучшее качество изображения?
Детекторы прямого преобразования обычно обеспечивают лучшее качество изображения благодаря более высокому пространственному и контрастному разрешению. Они могут напрямую преобразовывать энергию рентгеновского излучения в электрические сигналы без рассеяния света, которое происходит в непрямых детекторах.
- Как долго служат плоские детекторы?
Срок службы плоскопанельных детекторов обычно составляет от 7 до 10 лет при надлежащем уходе и обслуживании. У них нет движущихся частей, таких как рентгеновская пленка, поэтому они не изнашиваются со временем таким же образом. Однако их электроника и массивы детекторов могут в конечном итоге выйти из строя после многих лет использования.
- Каковы некоторые общие области применения плоскопанельных детекторов?
Некоторые распространенные приложения включают общую рентгенографию, рентгеноскопию, маммографию, компьютерную томографию (КТ), конусно-лучевую КТ, визуализацию зубов и ветеринарную визуализацию. Они используются в любое время, когда для диагностики и планирования лечения необходимы высококачественные цифровые рентгеновские изображения.
- Каковы основные преимущества плоскопанельных детекторов по сравнению с пленочными системами?
Основные преимущества включают более высокое качество изображения, более быстрое получение изображения, лучшую эффективность дозы, универсальность для использования в различных приложениях и повышенную эффективность рабочего процесса. Они также предоставляют цифровые изображения, которые можно легко хранить, обрабатывать, совместно использовать и архивировать в электронном виде.
