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甘肃“借智”探书法艺术:重返传统 增文化自信

? 2018-10-22 09:19 ? 次阅读
我们通常讲,解决了面子的问题,还要解决里子的问题。

在选择牙科CBCT的时候,如果能够很好地理解其设备本身,毫无疑问可以帮助医院和牙科诊所做出更切合自身需求的采购决策。 理解牙科CBCT成像设备最基础的一步,是理解X射线成像。本文将主要介绍牙科X射线成像的基础知识,以及如何认识牙科CBCT中最重要的元件之一——平板探测器。

X射线简介

光(辐射),在我们的生活、自然以及宇宙中几乎无处不在。可见的只有非常小的一部分,大部分都是你我肉眼无法观测到的,X射线就是其中一种。

X射线属于高能射线,光子能量在124 eV到几百keV之间,属于电离辐射,对人体有害,如果人体吸收了过量的X射线则会造成实质损伤。宇宙中存在着大量的X射线,但地球的大气层基本都将其隔离在外了。

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

那它是如何实现的呢?

X射线又叫伦琴射线,由德国物理学家威廉·康拉德·伦琴于1895年在实验中发现并命名,伦琴因此成为了获得诺贝尔物理学奖的第一人。而X射线也被称为19世纪末20世纪初物理学的三大发现之一,标志着现代物理学的诞生。

伦琴在一次的实验中,请他夫人将手放在黑纸包严的照相底片上,用X射线对准照射了15分钟,显影后,得到了人类第一张人体X射线摄影。这张历史性的照片也表明了,人类可以借助X射线隔着皮肉去透视骨骼。

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

伦琴和伦琴夫人手掌X射线图 指上那个黑咕隆冬的物体是伦琴夫人的婚戒

X射线穿透力极强,由于人体不同的组织对X射线的吸收程度不同,均匀的X射线快速穿透人体组织后,其不均匀分布其实就是人体组织的投影。通过不断的技术发展,如今X射线已广泛地用于医疗影像中,当然也包括我们今天谈到的牙科影像。

牙科影像中的X射线是如何产生的?

目前在牙科应用中,都是用X射线真空管来产生X射线。

X 射线管是工作在高电压下的真空二极管。包含有两个电极:一个是用于发射电子的灯丝,作为阴极(K);另一个是用于接受电子轰击的靶材,作为阳极(A)。两极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。

在牙科X射线影像设备的参数中,"管电流"、"管电压"是经常能看见的。

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

X射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源(Uh),和一个给两极施加高电压的高压发生器(Ua)。当钨丝通过足够的电流使其产生电子云,且有足够的电压(千伏等级)加在阳极和阴极间(管电压),使得电子云被拉往阳极。此时电子以高能高速的状态撞击钨靶(A),高速电子到达靶面,运动突然受到阻止,其动能的一小部分便转化为辐射能,以 X 射线的形式放出。改变灯丝电流(管电流)的大小可以改变灯丝的温度和电子的发射量,从而改变管电流和 X 射线强度。改变 X 光管激发电位,或选用不同的靶材可以改变入射 X 射线的能量。

管电压(keV)越高,X射线穿透物体的能力越强。管电压的设置,不能太高,也不能太低。管电压过高,X射线大部分会直接穿过被摄物体,探测器接收到信号就与被摄物体无关了;而管电压过低,则X射线大部分被物体吸收,探测器则接收不到与被摄物体有关的信息。

而管电流(mA)越大,就意味着X射线的流量越大,探测器的接收到的信号就会越强。从成像角度来说,管电流越大越好,但是管电流越大,病患受到的辐射剂量也越大,所以在满足成像的基础上,管电流越小越好。

由于受高能电子轰击,X 射线管工作时温度很高,需要对阳极靶材进行强制冷却。虽然 X 射线管产生 X 射线的能量效率十分低下,但是在目前,其依然是最实用的 X 射线发生器件,已广泛应用于X 射线类仪器中。目前,医疗用途主要有诊断用 X 射线管和治疗用 X 射线管。

牙科CBCT成像的关键:平板探测器

在成像中,除了光源,另一个必不可少的元件就是光电探测器了。而在牙科CBCT中所用到的,想必大家也都了解,就X射线平板探测器。

对于牙科CBCT而言,平板探测器是影响其影像质量的核心因素。同时,从成本的角度来看,通常X射线平板探测器占牙科CBCT整机生产成本的1/2-1/3,这也充分体现了其在设备中的重要性。因此,在选购牙科CBCT机时,平板探测器的品牌和技术参数是关注的要点。

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

对于X射线成像,目前大多采用间接成像,如下图所示(图为滨松牙科平板探测器),我们可以看到平板探测器内部主要包含:

- 闪烁体(灰)

- 探测器(蓝)

- 读出电路(黄)

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

平板探测器示意 (滨松牙科平板探测器)

简单来说,闪烁体负责把X射线转化为可见光(X射线难以直接被探测器所探测),探测器负责读取可见光信息并转换为电信号,最后由读出电路将电信号传递到PC里面。这里,我们重点来说一说其中最关键的、也是直接决定平板探测器性能的两部分:闪烁体和探测器。

1、闪烁体

简单来说,闪烁体就是一个光的转换器,可以把X光转化为容易探测的可见光。

闪烁体的类型有很多种,目前在牙科X射线中主要使用的是CsI(碘化铯闪烁体)。碘化铯闪烁体的发光光谱与CMOS图像传感器的吸收光谱近乎完美的重合,两条曲线的峰值都落在500-600nm的光谱范围内。

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

而目前,在碘化铯闪烁体中分辨率最高的就是针状碘化铯。针状结构类似于光导,在输出可见光的时候,发光更加集中,亮度更强,分辨率更高。

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

针状碘化铯闪烁体示意

闪烁体需要耦合在探测器上来发挥效用,其耦合的方式主要分为两种:

1.基板压制(耦合)型

2.直接沉积型

基板压制(耦合)型闪烁体,是将闪烁体在一个基板上生长(substrate),然后基板在上,闪烁体朝下扣在平板探测器上。

压制工艺的针状碘化铯与平板探测器之间会有薄薄的缝隙,里面会有残留的空气;耦合工艺的方式缝隙里会有胶水层,基板压制(耦合)型闪烁体不可避免地是基板对X射线的拦截吸收,以及空气层或胶水层对转化光的折射和散射。这就会影响到闪烁体的发光强度和分辨率。不过,该种闪烁体生产难度比较小,成本也相对较低。

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

直接沉积型针状碘化铯闪烁体,不需要粘合剂,也不需要额外的基板,通过专业设备直接在平板探测器(CMOS和TFT平板)上进行蒸镀,将针状碘化铯闪烁体生长在平板探测器表面。

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

这种耦合方式,由于没有额外的基板和粘合剂或空气层,所以射入的X射线和发出的可见光损失小,发光强度高,发光集中,分辨率高,可以在低剂量X光照射下产生很好的图像质量。而直接沉积型针状碘化铯闪烁体,是目前X射线平板探测器所用闪烁体工艺的最高标准。

这种耦合方式技术难度高,成本高。目前滨松公司的平板探测器都是采用直接沉积型耦合方式,滨松公司完全掌握了直接沉积型针状碘化铯的生产工艺,可生产出品质极高的直接沉积型针状碘化铯闪烁体。

2、探测器

探测器位于闪烁体之下,用于接收闪烁体发出的可见光,把光信号转换为电信号,是光电转化的关键一步。

目前市场上有两种用于牙科CBCT成像的探测器:

- CMOS平板探测器

- TFT平板探测器(也称非晶硅平板探测器)

目前对这两种探测器的优劣可以说是众说纷纭。作为同时提供两种探测器的滨松,在这里就为大家分享一下这两者的实际对比情况:

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

表中可以看到,TFT平板探测器的优势是尺寸和视野,而CMOS平板探测器的优势是灵敏度,分辨率和读出速度。

在不需要拼接的情况下,CMOS平板在性能上具有优势。但在需要"大尺寸"的应用下,拼接的CMOS平板在拼接处都会存在间隙和失效像素线,进而导致部分的图像会有缺失,需要后期通过软件进行修正。而TFT平板则不存在这个问题。

目前,滨松的中视野平板均是CMOS平板,中大视野和大视野平板全部是TFT平板,这样可以充分发挥各个工艺的优点,并满足不同场景的应用需求。

接下来,我们再来看看探测器中另一个必须了解的key point——像素结构。目前,平板探测器的像素结构一般分为两种:

- 被动型像素PPS:像素的全部面积用来探测光信号,像素内不包含放大器

- 主动型像素APS:每个像素内都包含一个光电探测器和放大器。

就目前市场上的平板探测器产品而言,TFT平板探测器使用的都是被动型像素PPS,而CMOS平板探测器则存在两种像素结构都有使用的情况。

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

目前牙科CBCT成像需要的X射线剂量在20uSv~ 50uSv之间,在这个剂量下,APS型CMOS平板探测器,PPS型CMOS平板探测器和TFT平板探测器的成像质量几乎没有差异。

在不需要拼接的情况下,CMOS平板在性能上具有优势。但在需要"大尺寸"的应用下,拼接的CMOS平板在拼接处都会存在间隙和失效像素线,进而导致部分的图像会有缺失,需要后期通过软件进行修正。而TFT平板则不存在这个问题。

通过上面的分享,我们对牙科CBCT用平板探测器也应该有了进一步的了解了。以下为重点信息总结:

接下来,我们再来看看探测器中另一个必须了解的key point——像素结构。目前,平板探测器的像素结构一般分为两种:

- TFT平板探测器和CMOS平板探测器各有所长。TFT工艺多用于制造大面积平板探测器,多用于高端坐式牙科CBCT机上;而CMOS工艺多用于制造中视野平板探测器,多用于牙科3-in-1机型(但目前也有部分高端的3-in-1机型,使用了TFT中大视野平板探测器);

- 直接沉积型针状碘化铯的TFT和CMOS平板探测器,是牙科平板探测器业界最高品质产品;

- 拼接的CMOS平板探测器都会有明显的坏线,很大程度上依赖算法补偿;

- APS型CMOS探测器中每个像素都包含放大器,未被闪烁体完全吸收的X射线容易导致放大器损坏,引起像素失效,其抗辐射能力不如PPS型CMOS平板探测器。

滨松作为一家拥有60余年的光电企业,在平板探测器的研发和生产上,也有24年的历史了。滨松平板探测器通过掌握核心技术——探测器设计,闪烁体生产,电子设计,产品集成,不断地为世界上著名的牙科影像企业提供着优秀的产品。我们也希望通过不断精进自身的技术,为牙科影像的发展提供更好地可能。

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

滨松为牙科影像应用提供全线探测器方案

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器

滨松平板探测器核心技术

牙科CBCT中最重要的元件:平板探测器


除了牙科应用外,滨松平板探测器还广泛用于工业无损检测中,图为手机内部结构X射线图。(使用滨松平板探测器拍摄)

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AMEYA360设计方案丨远程医疗系统解决方案

发表于 2018-10-22 16:41 ? 182次阅读
AMEYA360设计方案丨远程医疗系统解决方案

构建以医院为主体的互联网医疗新模式,进一步改善医...

8月8日,在第八届中国管理·全球论坛举办期间,金蝶医疗发起了一场以“构建以医院为主体的互联网医疗服务...

发表于 2018-10-22 15:37 ? 414次阅读
构建以医院为主体的互联网医疗新模式,进一步改善医...

可以当作饮用水还可以用作火箭燃料的月球水资源

这些发现使研究人员能更好地了解月球水资源的来源以及广泛分布的原因。这一信息可能成为未来发射月球卫星太...

发表于 2018-10-22 10:19 ? 260次阅读
可以当作饮用水还可以用作火箭燃料的月球水资源

请问AD7768-4评估板是否有单端转差分的模块可以与之配套使用?

发表于 2018-10-22 06:16 ? 90次阅读
请问AD7768-4评估板是否有单端转差分的模块可以与之配套使用?

可以破坏乙肝病毒基因组的药物研制成功,为乙肝患者...

据消息称,俄科学家研制出可以破坏乙型肝炎(简称“乙肝”)病毒基因组的药物,而且该药物可能在6年后上市...

发表于 2018-10-22 15:42 ? 721次阅读
可以破坏乙肝病毒基因组的药物研制成功,为乙肝患者...

嫦娥四号将在今年两次发射进行探月任务,首次抵达月...

我国预计将在2020年发射火星探测器,同时未来也将计划在月球上建立“月球基地”。中国探月工程的规划的...

发表于 2018-10-22 10:53 ? 381次阅读
嫦娥四号将在今年两次发射进行探月任务,首次抵达月...

普京也想要咬一口太空这块饼,宣布2019年将进行...

在俄罗斯大选的前几天,普京表示:“我们正在计划进行不载人太空任务,之后再进行载人太空任务,这些任务会...

发表于 2018-10-22 10:43 ? 237次阅读
普京也想要咬一口太空这块饼,宣布2019年将进行...

关于海曼烟雾探测器部分电路的分析

发表于 2018-10-22 09:18 ? 194次阅读
关于海曼烟雾探测器部分电路的分析

医学研究表明,糖尿病会增加患癌风险

据报道,近日,英国杂志发表一项医学研究表明糖尿病会增加患癌风险。

发表于 2018-10-22 16:39 ? 463次阅读
医学研究表明,糖尿病会增加患癌风险

交大研究出一种新技术,弥补了冠心病诊断工具的不足

据报道,上海交通大学科研团队自主研发一新技术,用于冠心病诊断。

发表于 2018-10-22 16:35 ? 479次阅读
交大研究出一种新技术,弥补了冠心病诊断工具的不足

孤独症诊疗系统研制成功,自闭症患儿的福音

《中国自闭症儿童发展状况报告》显示,在中国,自闭症患者数量已超过1000万,自闭症人群占人口总数的...

发表于 2018-10-22 11:19 ? 468次阅读
孤独症诊疗系统研制成功,自闭症患儿的福音

嫦娥四号在月球背面软着陆,探测宇宙“黑暗时代”

赵小津介绍,目前科学家已经开始了探月四期工程的规划,希望国家能尽快立项。在四期工程中,希望能开展月球...

发表于 2018-10-22 09:59 ? 881次阅读
嫦娥四号在月球背面软着陆,探测宇宙“黑暗时代”

AMEYA360设计方案丨心率监测器解决方案

发表于 2018-10-22 17:07 ? 212次阅读
AMEYA360设计方案丨心率监测器解决方案

手术机器人逐渐推广,外科手术无人化未来可期

曾经,说到机器人就会联想起它们冰冷机械零件堆砌出的外表,生硬的机器语言,受人类操控为人类服务;现如今...

发表于 2018-10-22 16:56 ? 659次阅读
手术机器人逐渐推广,外科手术无人化未来可期

新型VR头盔研制成功,盲人患者的福音

据英国8月2日报道,一款全新的VR头戴式显示器能够帮助失明的黄斑变性患者“重见光明”。该显示器通过与...

发表于 2018-10-22 16:47 ? 602次阅读
新型VR头盔研制成功,盲人患者的福音

无人车代替自然人进行配送的那一天还会远吗?

相比单目摄像头,双目摄像头的功能更加丰富,可获取依靠单目摄像头无法准确识别的深度等信息。双目摄像头是...

发表于 2018-10-22 15:53 ? 584次阅读
无人车代替自然人进行配送的那一天还会远吗?

Magenta致力于干细胞移植技术研究,助力“骨...

近年来世界上接受骨髓移植的病患逐年增加,骨髓移植的治疗趋势使病人的存活率大大提高。骨髓移植在临床上已...

发表于 2018-10-22 11:27 ? 537次阅读
Magenta致力于干细胞移植技术研究,助力“骨...

医学研究表明,糖尿病会增加患癌风险

据报道,近日,英国杂志发表一项医学研究表明糖尿病会增加患癌风险。

发表于 2018-10-22 11:24 ? 640次阅读
医学研究表明,糖尿病会增加患癌风险

BVS手机信号探测器的主要功能和应用场景

发表于 2018-10-22 11:00 ? 86次阅读
BVS手机信号探测器的主要功能和应用场景

AMEYA360设计方案丨便携式超声仪解决方案

发表于 2018-10-22 17:06 ? 207次阅读
AMEYA360设计方案丨便携式超声仪解决方案

AMEYA360设计方案丨数字温度计解决方案

发表于 2018-10-22 16:41 ? 234次阅读
AMEYA360设计方案丨数字温度计解决方案

关于Thorlabs平衡探测器 运放的问题

发表于 2018-10-22 19:28 ? 707次阅读
关于Thorlabs平衡探测器 运放的问题
9月底上映 张翰被曝要求娜扎闭门思过 甜馨不舍难过大哭 与女友因戏生情 常通过电子邮件聊女儿 索要百万赔偿金 跑步时不小心摔伤 与检控官男友感情破裂 比电影还惊悚 系台第一经济犯
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