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电荷耦合器

时间:2022-03-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:从概念上讲,电荷耦合器技术的数字摄影系统结构比较简单。CCD对X线敏感,故探测器要避免辐射损伤。CCD的另一个技术问题是需要冷却以减少噪声,故有可能发生水污染和停机故障。CCD广泛用于视频图像的采集,由于尺寸小,使得它难以显示整个乳腺图像。目前,用于商业的扇形光束CCD系统,一般采用50μm的像素用于全乳成像,25μm的像素用于局部区域乳腺成像。

从概念上讲,电荷耦合器(charge-coupled device,CCD)技术的数字摄影系统结构比较简单。CCD传感器对覆盖荧光体层所产生的可见光进行成像。当前所有应用CCD技术的DR系统都是间接转换形式。

由于荧光体发光区域与CCD的有效区域(当前限制在大约5cm×5cm的尺寸)之间存在物理尺寸的差异,因此,必须使用包括反射镜、透镜或光纤组件等不同技术,使荧光体输出影像的尺寸缩小至CCD的成像区域。这种缩小的主要局限是使得对荧光体的可见光采集效率极低(可能<0.1%),从而引起所谓的成像链中二次量子降低,尤其是对于透镜耦合CCD的探测器。这种不可避免的局限性导致了影像质量的下降。在临床相关条件下的量化测试显示,这些系统的性能低于传统的屏/片系统和CR系统。此外,影像缩小光学系统需要一定的物理空间,从而增加探测器外壳的厚度,当使用这些探测器对现存系统进行改型时会存在问题。

CCD对X线敏感,故探测器要避免辐射损伤。CCD的另一个技术问题是需要冷却以减少噪声,故有可能发生水污染和停机故障。

CCD已经开发了几种数字探测器类型,一般尺寸较小。CCD广泛用于视频图像的采集,由于尺寸小,使得它难以显示整个乳腺图像。克服这种局限的另一种方法就是使用扇形光束探测器,对应着一排与闪烁体材料相结合的CCD。X线在穿过乳腺的同时,位于乳腺下方的扇形光束探测器跟随一起移动。虽然扇形光束的几何设计免除了滤线栅,但是,这种方式需要探测器精确移动及长时间的曝光,使得球管的负荷很高。目前,用于商业的扇形光束CCD系统,一般采用50μm的像素用于全乳成像,25μm的像素用于局部区域乳腺成像。

尽管存在性能方面的局限性,仍然有很多种使用单个CCD的商品化成像系统。在乳腺摄影系统方面,已实现了商品化的SenoScan(Fischer Imaging)就是一个例子。典型的乳腺摄影影像尺寸较小(大约25cm×20cm或30cm×25cm),容易实现影像缩小的需求,从而降低了由于缩小环节引起的二次量子降低。

为了改善CCD小成像区域的局限,开发了使用多个CCD的系统。一种商品化的产品类型(DDR;Swissray)采用4个高性能的CCD与4个高质量的透镜排列相组合,对输入荧光体的4个重叠象限进行信号采集。

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