基于原有DR系統(tǒng)升級方案的討論

孫 凱楊 斌高天科

基于原有DR系統(tǒng)升級方案的討論

孫 凱①楊 斌①高天科①

目的：探討應(yīng)用某種平板探測器升級原有DR系統(tǒng)的方法及其應(yīng)用價值。方法：利用非晶硒材料的FPD（睿影WV1417系列平板探測器）升級原有DR（同為非晶硒材料的FPD，MECALL PLURIAMTD）X射線攝影系統(tǒng)。結(jié)果：在不影響日常工作的時間內(nèi)完成升級，性能滿足臨床應(yīng)用要求，圖像質(zhì)量符合診斷要求，與醫(yī)院RIS、PACS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)成功。結(jié)論：基于原有DR系統(tǒng)的升級方案，提高了影像質(zhì)量，降低了材料損耗和購機成本，有一定的推廣和應(yīng)用價值。

平板探測器；DR；升級

目前，早期安裝于醫(yī)院的DR設(shè)備，其核心部件FPD隨著使用年限的增加，出現(xiàn)了老化及損壞，使得原有DR系統(tǒng)的成像性能下降，會造成影像診斷的誤診及漏診，很多已到需更換的程度。針對這種需求，依托原有的DR系統(tǒng)，探討出一種更換平板探測器的最佳升級方案。

1 材料和方法

1.1 硬件

MECALL PLURIAMTD X射線攝影系統(tǒng)，其中高頻發(fā)生器為加拿大CPI公司Indico100 RAD，最大功率80 kW，最大管電流630 mA；X射線管Varian A-192，大小焦點分別為0.6 mm和1.2 mm；平板探測器采用德潤特數(shù)字影像科技（北京）有限公司生產(chǎn)的睿影WV1417非晶硒平板探測器（Flat Panel Detector,FPD）。

睿影WV1417 FPD的工作原理是直接轉(zhuǎn)換方式，同時非晶硒材料具有優(yōu)異的光致結(jié)構(gòu)變化特性和紅外透過性，是穩(wěn)定的優(yōu)良絕緣體[1-2]。FPD內(nèi)部按照信息傳遞的順序，分為：非晶硒導體材料涂層、薄膜晶體管（TFT）陣列、玻璃底板、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)通訊電路等[3]。當非晶硒涂層吸收入射的X射線光子，將其直接轉(zhuǎn)換成電荷（即電子-空穴對），在電荷采集過程中嚴格沿電場線運動，從而避免了信號的擴散，確保了寬度僅1 um的極窄的點擴散函數(shù)[4]。故非晶硒FPD能保持像素點的信號的精確性，從而得到極高的圖像空間分辨率[5-6]。其主要參數(shù)為：有效探測區(qū)域35 cm×43 cm，像素矩陣2560×3072，像素大小為0.139 mm，灰階深度14 bit。

其他設(shè)備包括FPD多功能控制單元、Bucky單元、千兆網(wǎng)線、控制臺軟件，DELL OPTIPLEX 380工作站（雙網(wǎng)卡）。

1.2 軟件

平板ARRAY CONTROL軟件，版本Ver3.0；DROC軟件，版本Ver1.0。

1.3 連接方法

1.3.1 原有DR系統(tǒng)使用的是HOLOGIC DirectRay原裝FPD，其參數(shù)和睿影WV1417 FPD在外觀尺寸和固定孔位置上完全一致，故在保持原有Bucky、自動曝光控制（Auto Exposure Control，AEC）電離室、活動濾線器等裝置的情況下，把睿影WV1417 FPD直接按位置裝入。

1.3.2 使用和睿影WV1417 FPD配套的多功能控制單元替換HOLOGIC控制臺的通訊接口（Wiring Adaptable Machine Interface，WAMI）和平板控制器。

1.3.3 各分單元及外部設(shè)置連接示意圖（如圖1所示）：

圖1 系統(tǒng)連接框圖

多功能控制單元后面板各插座規(guī)格、用途及連接線要求（見表1）。

表1 多功能控制單元接口定義表

1.3.4 在計算機上安裝DROC軟件并進行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)置，對高壓發(fā)生器參數(shù)進行設(shè)置；與醫(yī)院的圖像存儲與傳輸系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）和放射科信息系統(tǒng)（Radiology Information System，RIS）聯(lián)網(wǎng)、調(diào)試，跟激光相機連接調(diào)試。

2 結(jié)果

升級后的DR系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)、外觀基本不變，機械部分運轉(zhuǎn)良好，設(shè)備運行穩(wěn)定，設(shè)備操作臺內(nèi)部由小巧的多功能控制盒與一臺計算機組成，曝光后約3s可在操作臺預覽全圖，DROC界面操作簡便，與CPI高頻高壓發(fā)生器匹配一致性好，圖像質(zhì)量滿足診斷要求。與醫(yī)院PACS、RIS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)成功，病人信息列表更新有效，圖像分別向診斷工作站和PACS發(fā)送。

3 討論

3.1 目前FPD作為整個DR系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，對于DR系統(tǒng)的圖像質(zhì)量有重要意義。市場主流FPD有直接轉(zhuǎn)換和間接轉(zhuǎn)換兩大類型。直接轉(zhuǎn)換FPD的結(jié)構(gòu)主要是由光電導材料非晶硒層（a-Se）加薄膜晶體管（TFT）陣列構(gòu)成。這種FPD是將X射線直接轉(zhuǎn)換成電信號，并產(chǎn)生數(shù)字信號。而間接式FPD的結(jié)構(gòu)主要是由閃爍體或熒光體層加具有光電二極管作用的非晶硅層（a-Si）再加TFT陣列構(gòu)成。這種FPD是先將X射線轉(zhuǎn)換成可見光，再轉(zhuǎn)換成電信號，并產(chǎn)生數(shù)字信號。在升級前，對這臺DR進行了2種FPD升級方式的比較，升級的所需變動及重要對比數(shù)據(jù)（見表2）。

考慮睿影WV1417 FPD非晶硒FPD的升級方案，更換的部件較非晶硅FPD要少，只有3大部件（非晶硒FPD、多功能控制單元及DROC軟件）；而非晶硅FPD要更換7類部件。非晶硒FPD與同類產(chǎn)品相比市場價格有優(yōu)勢，綜合評價非晶硒FPD升級方案性價比高。而且升級后DR影像參照《全國放射科QA，QC學術(shù)研討會紀要》中評價甲乙丙及廢片的標準，都符合甲級片的標準[7]。

表2 DR系統(tǒng)不同升級方案對比表

3.2 DROC界面需要和高壓發(fā)生器進行通訊，來設(shè)置相關(guān)的攝影條件，如kVp，mAs，mA和mS等參數(shù)。對于高壓通訊協(xié)議來說，西班牙sedecal、加拿大CPI、日本的日立、東芝和島津，對自己的高壓發(fā)生器通訊接口是開放的，而GE、飛利浦、西門子是加密的。對于現(xiàn)有DR的升級，也需要針對不同高頻高壓發(fā)生器實施不同的方案。對于公開高壓通訊協(xié)議的廠家，可以利用通訊端口（RS232）進行通訊；而不公開通訊協(xié)議的，可以利用簡單手閘同步曝光。結(jié)合高壓通訊協(xié)議、Bucky準備信號、X射線曝光信號和圖像讀出，整個DR曝光同步時序（如圖2所示）。

圖2 DR曝光同步時序圖

在臨床實際工作中，對于高頻高壓發(fā)生器，各個體位攝影的曝光時間大部分都在1s以下，不同的升級方案對實際工作不會造成影響。

3.3 關(guān)于平板Bucky單元的更換，因為睿影WV1417 FPD和HOLOGIC DirectRay FPD的外形尺寸和固定孔位置的一致性，使更換FPD變得方便,減少升級所需時間，提高工作效率。同時，醫(yī)院現(xiàn)有的DR配套FPD都不盡相同，升級FPD的同時需要更換Bucky單元及連接件。針對醫(yī)院各種不同的機械結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計通用型的法蘭座連接件及固定托盤，使醫(yī)院現(xiàn)有的機械部件經(jīng)較少的改動就可以完全符合升級的要求。

4 結(jié)論

基于原有DR的升級方案，充分利用放射科已有的設(shè)備資源，實現(xiàn)資產(chǎn)的重復利用率，提高了影像質(zhì)量，提高了工作效率，特別是降低了材料損耗和購機成本，不造成重復投資和資源浪費[8]，滿足了臨床應(yīng)用要求，具有一定的推廣意義[9]。

[1]張亞敏,申浩.非晶硒DR探測器平板的結(jié)構(gòu)特點及正常使用要求[J].中國醫(yī)學裝備,2008,5(6):26-27.

[2]李志軍.H O L O G I C直接轉(zhuǎn)換D R系統(tǒng)平板探測器分析[J].中國醫(yī)學影像技術(shù),2004,20(1):140-142.

[3]王鵬程,張富利.數(shù)字化X線攝影平板探測器的研究進展[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2004(2):26-30.

[4]Denny L.,Kelly P.,Jeffrey G.,etc.Direct-conversion x-ray detectors using amorphous selenium. Journal of X-ray Science and Technology,2002,10:17-36.

[5]Oda K. and Tsuzaka M.. Evaluation of Moire Artifacts with Stationary Antiscatter Grids in Amorphous Selenium-based Flat Panel X-ray Detector System. Medical Imaging, SPIE,2007,6510:401-405.

[6]Denny L.,George S. and Kelly P.. New developments in full-field radiography detectors: Direct conversion selenium detector with avalanche gain layer. Penetrating Radiation Systems and Applications VI,SPIE,2004,5541:126-132.

[7]郭良棟,徐茂星,周恒根,等.多功能直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)的臨床應(yīng)用[J].實用放射學雜志,2006,22(3):358-359.

[8]朱培貴,向朝輝,蘇錫建,等.利用現(xiàn)有的x光機改裝DR的臨床應(yīng)用[J].中國數(shù)字醫(yī)學,2007,2(8):26-28.

[9]曹國全,孫厚長,聞彩云,等.基于高頻X線機的DR升級系統(tǒng)的應(yīng)用[J].生物醫(yī)學工程進展,2008,29(3):179-180.

On upgrading of original DR system

SUN Kai, Yang Bin, GAO Tian-ke//China Medical Equipment,2011,8(2):16-19.

Objective: To evaluate a flat-panel DR detector in upgrading the existing system and determine its application value. Methods: The amorphous selenium material FPD (flat panel detector Rui Ying WV1417 series) was used to upgrade the original DR (amorphous selenium material with the FPD, MECALL PLURIAMTD)X-ray radiology system. Results: Without affecting the daily work to complete the upgrading, the performance could meet the clinical requirements, image quality meet the diagnostic requirements. Meanwhile, it was successfully connected with the hospital RIS and PACS. Conclusion: Based on the original DR system, the upgrading program can improve the image quality and reduce material cost of purchase.

Flat-panel detector; DR; Upgrading

1672-8270(2011)02-0016-04

R 197

B

2010-11-12

孫凱,男,(1976- ),本科學歷。衛(wèi)生部北京醫(yī)院醫(yī)學工程科副主任，主要從事醫(yī)學影像設(shè)備維修及信息化工作。

[First-author's address]Department of Medical Engineering, Beijing Hospital, Beijing 100730, China.

①衛(wèi)生部北京醫(yī)院醫(yī)學工程科 北京 100730