Плоские детекторы представляют собой класс твердотельных рентгеновских цифровых рентгенографических устройств, по принципу действия аналогичных датчикам изображения, используемым в цифровой фотографии и видео. Они используются как в проекционной радиографии , так и в качестве альтернативы усилителям рентгеновского изображения (ИИ) в рентгеноскопическом оборудовании.
Рентгеновские лучи проходят через объект изображения и попадают в один из двух типов детекторов.
Косвенные детекторы содержат слой сцинтилляционного материала, обычно либо оксисульфида гадолиния , либо йодида цезия , который преобразует рентгеновские лучи в свет. Непосредственно за слоем сцинтиллятора находится детекторная матрица из аморфного кремния , изготовленная с использованием процесса, очень похожего на тот, который используется для изготовления ЖК- телевизоров и компьютерных мониторов. Подобно TFT-LCD- дисплею, миллионы пикселей размером примерно 0,2 мм , каждый из которых содержит тонкопленочный транзистор, образуют сетку с узором из аморфного кремния на стеклянной подложке. [1] В отличие от ЖК-дисплея, но аналогично чипу датчика изображения цифровой камеры, каждый пиксель также содержит фотодиод , который генерирует электрический сигнал, пропорциональный свету, создаваемому частью сцинтилляционного слоя перед пикселем. Сигналы фотодиодов усиливаются и кодируются дополнительной электроникой, расположенной по краям или за матрицей датчиков , чтобы создать точное и чувствительное цифровое представление рентгеновского изображения. [2]
В устройствах визуализации с прямым преобразованием используются фотопроводники , такие как аморфный селен (a-Se), для захвата и преобразования падающих рентгеновских фотонов непосредственно в электрический заряд. [3] Рентгеновские фотоны, падающие на слой a-Se, генерируют электронно-дырочные пары посредством внутреннего фотоэлектрического эффекта. Напряжение смещения , приложенное к глубине слоя селена, притягивает электроны и дырки к соответствующим электродам; таким образом, генерируемый ток пропорционален интенсивности облучения. Затем сигнал считывается с помощью базовой считывающей электроники, обычно с помощью матрицы тонкопленочных транзисторов (TFT). [4] [5]
За счет исключения этапа оптического преобразования, свойственного детекторам с непрямым преобразованием, устраняется боковое разброс оптических фотонов, тем самым уменьшая размытие результирующего профиля сигнала в детекторах с прямым преобразованием. В сочетании с малыми размерами пикселей, которые достигаются с помощью технологии TFT, детекторы прямого преобразования a-Se могут, таким образом, обеспечивать высокое пространственное разрешение. Такое высокое пространственное разрешение в сочетании с относительно высокой квантовой эффективностью обнаружения фотонов низкой энергии (<30 кэВ) a-Se мотивирует использование этой конфигурации детектора для маммографии , в которой высокое разрешение желательно для выявления микрокальцинатов . [6]
Плоские детекторы более чувствительны и быстрее пленочных . Их чувствительность позволяет получить меньшую дозу радиации при заданном качестве изображения, чем пленка. Для рентгеноскопии они легче, гораздо более долговечны, меньше по объему, более точны и имеют гораздо меньше искажений изображения, чем усилители рентгеновского изображения , а также могут производиться с большей площадью. [7] К недостаткам по сравнению с ИИ можно отнести дефектные элементы изображения, более высокую стоимость и более низкое пространственное разрешение. [8]
В общей рентгенографии можно сэкономить время и средства по сравнению с компьютерной рентгенографией и (особенно) пленочными системами. [9] [10] В Соединенных Штатах цифровая рентгенография скоро превзойдет использование компьютерной рентгенографии и пленки. [11] [12]
В маммографии было показано, что ПФД прямого преобразования превосходят пленочные и непрямые технологии с точки зрения разрешения , отношения сигнал /шум и квантовой эффективности. [13] Цифровая маммография обычно рекомендуется в качестве минимального стандарта для программ скрининга молочных желез . [14] [15]