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為什么CT探測器是一塊一塊的？
發(fā)布者：管理員   |   發(fā)布時間：2021-03-25   |   所屬分類：資訊動態(tài)   |   閱讀次數(shù)：3270
作為影像人，您肯定見過平板探測器，下圖是DR平板探測器，就是一塊“平板”。胃腸機(jī)/DSA的其實(shí)也長這樣，只不過她們的是動態(tài)平板，尺寸也沒這么大。



而CT探測器長這樣的，屬于一小塊一小塊的，更多請參考：“設(shè)備拆解法：圖文分析CT探測器的參數(shù)，以及“層”的實(shí)現(xiàn)”

同樣是探測器，差別怎么這么大？這個問題也困擾我很久，今天解決。

1

閃爍體

不管平板探測器還是CT探測器，其原理都下圖（請參考“一文盤點(diǎn)CT探測器的核心技術(shù)”），核心的都是閃爍體：

閃爍體，這是一種神奇的材料，她能將X射線轉(zhuǎn)換成可見光，稱之為“閃爍效應(yīng)”。不止X射線，還有γ射線，高能粒子等。因此，閃爍體廣泛應(yīng)用在X射線成像、核醫(yī)學(xué)成像、高能物理等。
醫(yī)學(xué)成像的閃爍體是無機(jī)閃爍體，包括閃爍晶體、閃爍玻璃，閃爍陶瓷，閃爍氣體燈。其中，閃爍晶體主要應(yīng)用在平板探測器，閃爍陶瓷主要應(yīng)用在CT探測器上。關(guān)于閃爍陶瓷，上一篇已詳細(xì)介紹。



關(guān)于閃爍晶體，以著名的碘化銫(CsI)非晶硅平板探測器為例，其閃爍體是碘化銫；非晶硅(a-Si)是指基底材料，包括光電轉(zhuǎn)換層和TFT陣列。
除碘化銫外，部分平板探測器還使用“硫氧化釓”作為閃爍體。
除非晶硅外，還有非晶硒、CMOS、IGZO等技術(shù)，其中非晶硅因技術(shù)簡單、成本低等原因，是目前應(yīng)用較廣泛的。
在平板探測器領(lǐng)域，萬睿視(Varex)、泰雷茲(Trixell)、佳能較著名的；我國的奕瑞平板也非常不錯，是全球極少數(shù)幾家同時掌握非晶硅、CMOS、IGZO三種技術(shù)路線的探測器公司之一。

2

普放/CT的閃爍體

閃爍體是從礦物質(zhì)中提煉出來的，原始的樣子是“粉末”。從粉末變成閃爍體的過程叫“生長”。舉個栗子，粉筆，從“粉筆末”變成“整根粉筆”，就是“生長”。但，“生長”沒這么快，更合適的栗子是古時候的“煉丹”：丹砂燒之成水銀，積變又還成丹砂。整個“生長”過程堪稱“點(diǎn)石成玉”。玉，即閃爍體！

回到標(biāo)題：為什么平板探測器是整塊的，CT探測器是一小塊一小塊的？
因?yàn)椋?strong style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">閃爍體不同！
以碘化銫閃爍體為例，她是立方晶體，對稱程度高，方便長出較大尺寸的晶體。比如，采用傳統(tǒng)的“下降法”能燒制成大尺寸的碘化銫閃爍體，如直徑9cm，長35cm。早期的平板探測器良品率很低，會采用4小塊拼出一整塊，現(xiàn)在工藝成熟，晶體薄膜化，普遍都是整塊探測器。

CT探測器的閃爍體是閃爍陶瓷，優(yōu)點(diǎn)很多，但陶瓷是脆性材料，大塊燒結(jié)成品率低，像平板探測器那種大尺寸不太現(xiàn)實(shí)。下圖是中科院寧波所的大尺寸陶瓷閃爍體：Superlight，可以感受下CT“大尺寸”閃爍體和DR“大尺寸”的差別。所以，CT探測器一小塊一小塊的，屬于現(xiàn)實(shí)原因。

不過，模塊化探測器非常好的事，比如飛利浦CT有42個探測器模塊，壞一個更換一個，維護(hù)成本低。
閃爍陶瓷和觀賞用陶瓷器不同，她是稀土陶瓷，即，在閃爍陶瓷中加入稀土元素，使閃爍體性能更好。
性能，是由參數(shù)決定的！

3

補(bǔ)充：閃爍體性能

下表出自“一文讀懂CT探測器的核心技術(shù)”，這是CT閃爍體的核心參數(shù)。上期限于篇幅，未做詳細(xì)介紹。本篇補(bǔ)上，如對此參數(shù)無興趣，可直接跳過。

1）衰減速度
X線停止后，閃爍體的發(fā)光強(qiáng)度下降到初始強(qiáng)度的時間。幾乎在所有的閃爍計(jì)數(shù)都要求具有較快的衰減速度，可較大程度消除能量累積造成的重影。
2）余暉
X線停止一段時間(通常為幾毫秒)后的殘余光強(qiáng)度。在 CT等快速成像領(lǐng)域，閃爍體的余暉性能非常關(guān)鍵。因?yàn)?span style="font-family: arial, helvetica, sans-serif; font-size: 16px; margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; color: rgb(0, 82, 255); box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">余暉較長，圖像中產(chǎn)生偽影，會大大降低成像精度，導(dǎo)致重構(gòu)圖像的變形和失真。
3）發(fā)光效率
又叫光產(chǎn)額(光輸出)，表示在一次閃爍過程中產(chǎn)生的光子數(shù)目與帶電離子在閃爍晶體中損失的能量之比(p/MeV)。光產(chǎn)額越高，說明在接收相同能量之后，釋放的有效光子數(shù)越多，探測器接收到的光子數(shù)越多，X線轉(zhuǎn)換效率就越高，CT越“綠色”低劑量。
4）密度
又稱X線阻止能力。希望所有入射到閃爍體的 X射線都被吸收，因?yàn)椴怀浞值奈諘?dǎo)致許多有害的效應(yīng)。高密度的閃爍體能在較短的距離內(nèi)阻止住 X 線。
5）輻照損傷
閃爍體長時間在大劑量高能輻照環(huán)境下工作，不可避免地產(chǎn)生色心、晶格原子位移或逸出等缺陷，會降低閃爍性能，甚至可能造成永久損傷。

此外，還有閃爍體透明性、光譜區(qū)域、物理化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性等。咱們不做研發(fā)，了解以上足夠。