X射線數(shù)字化成像為牙科解決方案帶來(lái)變革(二)

在傳統(tǒng)的X射線系統(tǒng)中，每個(gè)組件中的信號(hào)衰退都會(huì)消耗大于60%的原始X射線信號(hào)能量。因此，一般僅有少于40%的原始圖像信息可用于生成圖像。通過(guò)為X射線數(shù)字化成像添加數(shù)字檢測(cè)器，捕捉到大于80%的原始圖像信息并使用各種后處理工具進(jìn)一步改善畫質(zhì)就成為了可能。X射線數(shù)字化成像將為放射診斷學(xué)帶來(lái)哪些變革呢？本文將為你一一介紹。

間接轉(zhuǎn)換

對(duì)于間接轉(zhuǎn)換，CCD輸出需要相關(guān)雙采樣(CDS)。信號(hào)電平的復(fù)位電壓和圖像信號(hào)電平將通過(guò)模擬前端(AFE)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。AFE的采樣速度由CCD陣列中的像素?cái)?shù)和幀速率決定。此外，AFE會(huì)校正傳感器錯(cuò)誤，例如暗流校正、偏移電壓和缺陷像素。可編程增益放大器(PGA)的存在與否、PGA的線性度和可用增益范圍也很重要，具體取決于信號(hào)電平。在數(shù)字化過(guò)程中，位數(shù)將決定圖像的對(duì)比度。通常，需要將初始數(shù)據(jù)數(shù)字化為精確度比最終圖像所需的位數(shù)高2至4位的數(shù)據(jù)。因此，如果需要8位的最終圖像數(shù)據(jù)，則最初應(yīng)數(shù)字化為10位以允許在圖像處理過(guò)程中出現(xiàn)舍入誤差。

圖像質(zhì)量的主要衡量指標(biāo)是“量子檢測(cè)效率”(DQE)，它結(jié)合了對(duì)比度和SNR(信噪比)，采用百分?jǐn)?shù)表示。對(duì)比度越高且噪聲越低，DQE就越高。對(duì)比度是指灰度的階數(shù)，它取決于ADC的輸出分辨率；通常，14位或16位比較適合于應(yīng)用。SNR所指示的不僅是源自ADC的SNR，而且是系統(tǒng)的SNR，它受X射線劑量、像素尺寸和所有電子組件的影響?？赏ㄟ^(guò)增加X(jué)射線劑量、增加光電二極管間距和降低電噪聲來(lái)提高SNR。增加X(jué)射線劑量會(huì)對(duì)患者或操作人員造成傷害。增加光電二極管間距也行不通，因?yàn)檫@樣做會(huì)減小空間分辨率。降低源自系統(tǒng)內(nèi)電子器件的噪聲將是主要的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)中的總噪聲是：信號(hào)鏈上所有噪聲成分的平方根之和(假設(shè)這些噪聲成分沒(méi)有關(guān)聯(lián))。這意味著包括ADC、運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)在內(nèi)的所有部分都必須具有超低噪聲或重度過(guò)濾(如果適用)。溫度穩(wěn)定性是另一個(gè)重大挑戰(zhàn)。由功耗造成的內(nèi)部溫度升高可能會(huì)偏移灰度級(jí)別并使圖像失真，在動(dòng)態(tài)采集過(guò)程中尤其如此。因此，ADC、運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)應(yīng)該具有較高的溫度穩(wěn)定性。