電子暗盒的概念及其發(fā)展

陳飛　高慧敏

摘 要：電子暗盒是X射線成像設(shè)備的關(guān)鍵部件，其發(fā)展和完善經(jīng)歷了長期的過程。文章介紹了電子暗盒的概念及其發(fā)展過程。

關(guān)鍵詞：X射線，成像，電子暗盒

中圖分類號：N04；TB85；TH74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-8578（2014）S1-0010-02

Concept and Development of Cassette

CHEN Fei GAO Huimin

Abstract： Cassette is an important component of XRay imaging devices， and the development and progress of it has been made for rather a long time. This paper aims to introduce the concept and development of cassette.

Keywords： Xray， imaging， cassette

收稿日期：2014-06-09

作者簡介：陳飛（1980—），男，湖北嘉魚人，碩士，審查員，從事磁共振與放射測量領(lǐng)域的專利審查。通信方式：chenfei_1@sipo.gov.cn。

自從德國科學(xué)家倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)X射線以來[1]，X射線廣泛應(yīng)用于人類生產(chǎn)生活當(dāng)中。X射線具有穿透性，能夠激發(fā)熒光，還能夠感光，并且經(jīng)過不同厚度、不同材質(zhì)或不同密度的物體時衰減程度不同，所以非常適于探測被檢體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。起初的X射線成像依賴膠片，而膠片成像的過程非常煩瑣，需要在暗室顯影、定影、沖洗，一個步驟操作不當(dāng)就容易產(chǎn)生廢片，而且長期保管、傳遞和查找這些膠片也成為問題，發(fā)展能夠反復(fù)使用并產(chǎn)生數(shù)字化X射線圖像的電子暗盒成為該領(lǐng)域的迫切需求。

一 電子暗盒的概念

通常，電子暗盒（cassette）是指裝設(shè)有放射線檢測器并存儲和傳輸從放射線檢測器獲得的放射線圖像數(shù)據(jù)的便攜式放射線圖像捕獲裝置。電子暗盒廣泛應(yīng)用于醫(yī)療成像、工業(yè)制造以及安全檢查等領(lǐng)域，用于對人體、產(chǎn)品以及包裹等進(jìn)行透視檢查。

電子暗盒的基本結(jié)構(gòu)通常包括：放射線檢測器和數(shù)據(jù)發(fā)送部。放射線檢測器用于檢測X射線并且產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)發(fā)送部用于通過無線電波將包括所述圖像數(shù)據(jù)的各種類型的數(shù)據(jù)發(fā)送到外部設(shè)備，以使得圖像數(shù)據(jù)在外部設(shè)備例如服務(wù)器中獲得妥善保存。

電子暗盒的物理結(jié)構(gòu)主要包括主體外殼和位于主體外殼內(nèi)的放射線圖像捕獲裝置等光電組件。主體外殼包括外殼前板和剩余部分外殼，外殼前板面向放射源和被檢體，外殼前板的材料由高放射線透過材料（例如碳板）構(gòu)成，以避免吸收射線。剩余外殼部分通常由具有高屏蔽性和高剛性的金屬構(gòu)成，例如鎂合金、鋁合金、鉛板等，以使得電子暗盒能夠不泄露射線造成射線污染，并具備一定的物理強(qiáng)度。

主體外殼里面放置的是放射線圖像傳感器以及提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性的緩沖材料。放射線圖像傳感器是成像的核心部件；緩沖材料，主要是具有防反射、防沖擊、絕緣的材料。

電子暗盒的尺寸和技術(shù)參數(shù)通常要求符合ISO 4090等國際標(biāo)準(zhǔn)或JIS Z4905 日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等國家標(biāo)準(zhǔn)。其數(shù)據(jù)傳輸方式可以是有線或無線，供電方式可以采用插接式電纜或可反復(fù)充電的電池，當(dāng)采用電池供電的無線通信方式時，可設(shè)置為能夠在喚醒模式和待機(jī)模式之間進(jìn)行模式切換，不成像時電子暗盒處于待機(jī)模式以減少電源消耗。

由于電子暗盒通常是便攜式的，包括電子暗盒的移動成像設(shè)備可以設(shè)置在任何具有充足檢查空間的位置，并且圖像捕獲部位也可以通過改變電子暗盒的位置來靈活調(diào)整。可以在多種復(fù)雜的條件下成像，以獲得處理上的靈活性，這對于為不便于移動的病人成像或者在狹小的空間進(jìn)行檢查的情況是非常重要的。

二 電子暗盒的發(fā)展

在膠片成像的技術(shù)時代，不僅存在顯影液、定影液等化學(xué)藥品的消耗，還需要投入洗片機(jī)、暗室等輔助設(shè)備[2]。電子暗盒的發(fā)展在基于膠片成像的技術(shù)時代之后，經(jīng)歷了間接轉(zhuǎn)換成像和直接轉(zhuǎn)換成像兩個階段。

間接轉(zhuǎn)換成像技術(shù)通常應(yīng)用于間接轉(zhuǎn)換型數(shù)字射線照相術(shù)（indirect computed radiography， IDR），其成像板為間接轉(zhuǎn)換型平板檢測器，具有由熒光材料（phosphor）如碘化銫、釓氧硫化物、鉈摻雜的碘化鈉形成閃爍體層和光電轉(zhuǎn)換層。先通過閃爍體層將透過被檢體的放射線轉(zhuǎn)換成熒光，再通過傳感器面板上由光電轉(zhuǎn)換元件二維陣列構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層，對源自閃爍體的熒光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生數(shù)字圖像數(shù)據(jù)信號。光電轉(zhuǎn)換元件二維陣列可以是包括場效應(yīng)晶體管（FET）結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管 （TFT）構(gòu)成的開關(guān)器件陣列。

直接轉(zhuǎn)換成像技術(shù)通常應(yīng)用于直接轉(zhuǎn)換型數(shù)字射線照相術(shù)（direct digital radiography， DDR）。其成像板為直接轉(zhuǎn)換型平板檢測器，它具有可以直接地將放射線轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)信號的特點，直接將透過被檢體的放射線在諸如無定形硒的半導(dǎo)體輻射敏感層中轉(zhuǎn)換成電荷。具體而言，在輻射敏感層上捕獲的輻射曝光能量被逐個像素地轉(zhuǎn)換為電子圖像數(shù)據(jù)，沒有中間的移動、操縱、處理以及掃描步驟，并進(jìn)行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的存儲傳輸和顯示，能夠支持即時的遠(yuǎn)程分析和診斷。此外，直接轉(zhuǎn)換成像技術(shù)還具有如下優(yōu)點：更高的空間分辨率、更高的量子檢測效率和動態(tài)范圍、更高的圖像質(zhì)量和成像速度[3]。

此外，電子暗盒還可以進(jìn)行如下改進(jìn)。加入抗散射網(wǎng)格（antiscatter grid），具有可調(diào)節(jié)的網(wǎng)格密度、網(wǎng)格比或聚焦距離的網(wǎng)格，該網(wǎng)格置于暗盒中的平板檢測器之前，面向放射線源和被檢體，可以有效減少射線的散射帶來的干擾，提高成像質(zhì)量；加入自動曝光控制器，通過調(diào)整成像時間來控制成像質(zhì)量，防止曝光不足或曝光過度；加入溫度傳感裝置或其他檢測暗盒操作狀態(tài)的傳感器，基于所述溫度或其他狀態(tài)參數(shù)來判定所述放射線成像暗盒是否處于正常操作狀態(tài)，只有在正常操作狀態(tài)下的成像數(shù)據(jù)才是可靠的。

三 結(jié) 語

電子暗盒是X射線成像設(shè)備的關(guān)鍵部件，伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，電子暗盒以其小型化、便攜化、可反復(fù)使用的特點廣泛應(yīng)用于放射線成像領(lǐng)域，其成像分辨率越來越高，成像質(zhì)量越來越好，所需放射劑量越來越低，在醫(yī)療成像、工業(yè)制造以及安全檢查等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。相信在不久的將來，電子暗盒還將加入網(wǎng)絡(luò)化的浪潮，成為一個個具有獨(dú)立計算功能的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

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