數字X射線(xiàn)技術(shù)幫助改進(jìn)診斷圖像質(zhì)量

數字X射線(xiàn)正在改變放射科的工作方式。這項技術(shù)能夠減少患者的輻射照射、改進(jìn)診斷的圖像質(zhì)量，而且同傳統的X射線(xiàn)系統相比，可以減少數千美元的化學(xué)處理費用。

數字X射線(xiàn)的成形可被分為直接轉換和間接轉換。直接轉換利用基于硒的面板將非吸收光子直接轉換為電荷，如圖1所示。間接轉換利用閃爍材料將光子轉換為光，然后利用光電二極管、CCD或CMOS成像傳感器將光轉換為電信號，如圖2所示。不論X射線(xiàn)能量如何轉換為電信號，都必須從模擬信號轉換為數字信號，才能進(jìn)行圖像處理。雖然整個(gè)圖像的更新速率相對較低(15～120幀/秒)，探測器卻包含數百萬(wàn)個(gè)像素，在保證低成本與低功耗的前提下，實(shí)現高速信號的準確轉換以及保持讀數的高精度是需要應對的挑戰。

解決方案

信號的直接和間接轉換都需要ADC，其采樣速率應當等于陣列尺寸與更新速率的乘積。性?xún)r(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依次將各像素數字化。大型探測器可能需要利用幾個(gè)模數轉換器，以期望的更新速率對圖像進(jìn)行數字化。

雖然標準的圖像增強器管提供8 bit～10 bit的深度，新的探測器具有更寬的動(dòng)態(tài)范圍，使用14-bit、16-bit甚至18-bit的模數轉換器。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據，數字處理還可以提高對比度，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(mǎn)足各種探測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，轉換速率高達3MSPS。對于較低動(dòng)態(tài)范圍的系統，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轉換器，具有優(yōu)異的線(xiàn)性度，這對圖像質(zhì)量來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的參數。對于較高速的ADC，AD9240與AD9244 14-bit單芯片ADC分別提供10MSPS和40MSPS/65MSPS的采樣速率。對于整個(gè)圖像要求高更新速率的X射線(xiàn)設備而言，這些流水線(xiàn)型ADC非常適合。