李松強 張 曄

平板探測器(flat panel detector，F(xiàn)PD)是直接數(shù)字化X線攝影(direct digitized radiography，DDR)系統(tǒng)的核心部分。非晶硒具有對X射線高靈敏度，能在一定的能量范圍內(nèi)大量吸收X射線，并將捕獲到的X射線光子直接轉換成電荷[1]。

1 非晶硒平板探測器偽影產(chǎn)生的原因

1.1 非晶硒平板探測器的結構

非晶硒平板探測器由非晶硒X射線轉換層、薄膜晶體管(thin film transistor，TFT)陣列層、電解質(zhì)連接層、頂部電極、玻璃底板、數(shù)模轉換電路及數(shù)據(jù)通訊電路等組成。非晶硒層可以通過人工合成半導體合金模，采用涂料技術粘合在TFT陣列上[2]。非晶硒是一種性能優(yōu)良的光電導材料，具有較高的X射線靈敏度和空間分辨率[3]。非晶硒材料的物理性能穩(wěn)定，介電常數(shù)低，電阻率高，暗電流小，光電吸收系數(shù)高，可制成大面積均勻的薄膜或厚膜[4]。

1.2 非晶硒平板探測器成像的基本原理

非晶硒平板(即直接轉換數(shù)字平板探測器)探測器從根本上消除了可見光的存在，從而避免了由其帶來的圖像分辨率下降[5]。非晶硒平板內(nèi)部結構分為非晶硒半導體材料涂層和TFT陣列兩層，TFT陣列層由光電材料和TFT陣列構成[6]。工作時光電導層兩面的電極板間加有數(shù)千伏或更高電壓，光電導層吸收照射的X射線光量子，再外加電場的作用下，激發(fā)出電子和空穴對，并在所加電場下運動至相應的電極，到達像素電極的電荷給存儲電容充電，產(chǎn)生相應的電荷變化。信號電荷通過TFT輸出，經(jīng)放大、處理、交換形成對應像素的數(shù)字化圖像信號[7]。

1.3 溫度對非晶硒探測器的影響

由于非晶硒薄膜通過真空蒸鍍的方式生長在玻璃基板上的TFT陣列上，非晶硒薄膜與玻璃基板的粘接度不高。

非晶硒平板探測器在正常溫度內(nèi)，非晶硒層與玻璃基板穩(wěn)定地粘接在一起，而在低于其正常溫度下限(10 ℃)，非晶硒層可能從邊緣開始從玻璃基板上分離(俗稱探測器脫膜)，溫度越低，脫膜的可能性越大。在X線攝影時圖像上出現(xiàn)從圖像邊緣開始向圖像中央突出的半圓形指甲蓋形狀偽影，這種偽影在使用中逐漸擴大。脫模情況不嚴重時偽影位于圖像邊緣，通過壞點校正、圖像裁剪使其圖像的診斷影響較?。幻撃乐貢r偽影半圓形面積較大，會影響正常部位的攝影。脫膜是非晶硒探測器不可逆轉的損害，且維修代價高昂，在環(huán)境溫度變化劇烈(＞5 ℃/h)時，可能出現(xiàn)脫膜現(xiàn)象。非晶硒探測器在斷電狀態(tài)更容易出現(xiàn)環(huán)境溫度過低或變化過快而導致脫膜現(xiàn)象發(fā)生；探測器在通電狀態(tài)下，由于內(nèi)部電子電路工作時產(chǎn)生熱量，探測器內(nèi)溫度比環(huán)境溫度高，溫度變化比環(huán)境溫度變化差值小，脫膜現(xiàn)象較難出現(xiàn)，環(huán)境溫度較高(＞35 ℃)時，如果通風不好探測器溫度會上升過高，將會給非晶硒探測器帶來結晶的傷害[8]。

非晶硒平板探測器在環(huán)境濕度過大時會出現(xiàn)探測器的傷害，探測器電路部分溫度較低時探測器內(nèi)部結露，導致電子電路短路，由于探測器內(nèi)存在較高的電場，這一損害有可能傷及非晶硒薄膜和TFT電路，嚴重時將導致探測器報廢。非晶硒平板探測器對環(huán)境濕度的要求不高。

日常工作時非晶硒平板探測器對溫度的要求為10～35 ℃，而最佳工作環(huán)境為18～30 ℃。對濕度的要求為20%～75%。

2 非晶硒平板探測器正常工作的環(huán)境條件

(1)保證空調(diào)每日24 h正常開機。

(2)要做到及時關閉機房門，盡量減少在機房內(nèi)的出、入次數(shù)，在停機時要關閉機房門窗，使室內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。

(3)避免在環(huán)境溫度較低的情況下長時間停機；盡可能保持DR經(jīng)常處于通電狀態(tài)。

(4)環(huán)境溫度較高、無人值班時應停機。

(5)空調(diào)停機時間較長時不能馬上開空調(diào)，先給高壓部分加電，保持探測器通風，再給探測器通電，穩(wěn)定后再開空調(diào)。

(6)禁用濕拖布拖地，以防止室內(nèi)濕度增加，尤其是在傍晚拖地，會使夜間室內(nèi)濕度過大。DR停機狀態(tài)下出現(xiàn)室內(nèi)濕度大時禁止通電，待室內(nèi)除濕一段時間后再開機。

(7)做好日常維護保養(yǎng)工作，及時清理探測器周圍的灰塵，保持良好的散風通道[9-11]。

3 柯達DR7100非晶硒平板探測器(35 cm×43 cm)

3.1 柯達DR7100非晶硒平板探測器運行狀態(tài)

本院安裝柯達DR7100 DDR后，為了保持房間溫度恒定而安裝2匹壁掛空調(diào)2臺?？逻_DR7100主要用來對患者胸部、脊柱及肩關節(jié)等做放射檢查，其中胸部、脊柱用電離室照相，每日檢查患者約150人次。該設備使用數(shù)年后發(fā)現(xiàn)，在每幅圖像邊緣出現(xiàn)斑點狀偽影(縱向放置)。將探測板旋轉90 °后做檢查時在圖像的上、下邊緣仍然出現(xiàn)斑點狀偽影(橫向放置)，用電離室照相時偽影尤為嚴重。將探測器做校正，圖像質(zhì)量仍無改善[12]。

經(jīng)查明原因，在拍照胸片時不再選用電離室并將毫安秒提高5～10 mAs，kV不變。通過1000例病例證實，此方法可改變圖像質(zhì)量以達到診斷要求[13]。

3.2 實驗室分析

將帶偽影圖像(DICOM標準圖像)進行實驗室分析。

3.2.1 圖像描述

整幅圖像兩邊出現(xiàn)散在的、小的高密度偽影，與正常的肺紋理和肋骨影重疊，其現(xiàn)象如圖1所示(黑色箭頭處)。

圖1 散在的、小的高密度偽影

3.2.2 曝光檢測

通過進行多次曝光檢測、分析表明，此現(xiàn)象的原因是平板存在點狀脫膜。點狀脫膜區(qū)的表現(xiàn)形式為對X射線的響應無規(guī)律，最終形成的圖像數(shù)據(jù)值與所接受X射線劑量成非線性變化，從而造成圖像中的壞點個數(shù)及位置不固定的顯現(xiàn)。在低劑量時表現(xiàn)明顯，在高劑量時，由于點狀脫膜區(qū)對X射線還有一定響應特性，可以掩蓋于噪聲之下，不易被觀察[14]。

3.2.3 檢測結論

該平板存在點狀脫膜區(qū)，對X射線響應呈現(xiàn)無規(guī)律性，特別是在低劑量時表現(xiàn)嚴重，造成圖像中的壞點及位置無規(guī)律出現(xiàn)，嚴重影響醫(yī)學影像診斷的正確性，需更換新的平板[15]。

4 結論

通過臨床試驗和實驗室檢測證明，非晶硒平板探測器存在點狀脫膜區(qū)。通過對機房和設備綜合分析發(fā)現(xiàn)，機房散熱通風不好是存在點狀脫膜的主要原因，機器在運行時未能按要求設定機房溫度，導致機房溫度偏高。該設備工作量大，影響其探測器散熱，機器顯示室溫22 ℃時探測板的溫度已高達30 ℃左右。因此，為了提高醫(yī)學影像診斷的正確率，減少被檢者的輻射劑量，需要更換新的平板探測器[16]。

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