數(shù)字化X線攝影未來(lái)趨勢(shì)之超低劑量化
長(zhǎng)期以來(lái),傳統(tǒng)的X線攝影曝光量大,影像質(zhì)量始終在一定的水平上下徘徊,對(duì)醫(yī)學(xué)影像診斷造成一定的阻礙。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn),更為先進(jìn)的數(shù)字化X線攝影(DR)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生,無(wú)論是對(duì)胸部疾病篩查,還是骨關(guān)節(jié)篩查,其射線劑量低、重建圖像快、影像質(zhì)量高,具有出色的X射線探測(cè)屬性和固有的高空間分辨率,都大大降低了攝影的曝光劑量,從而維護(hù)了受檢者的健康利益。
隨著人們健康意識(shí)的提高,人們疾病復(fù)查和健康查體的頻率也隨之增加。據(jù)統(tǒng)計(jì),僅胸部拍片在X線攝影中工作量就約占30%~50%;诜派湫詸z查對(duì)人體會(huì)造成一定的輻射傷害,對(duì)于嬰幼兒患者,嚴(yán)重骨折患者以及關(guān)節(jié)置換手術(shù)后復(fù)查的患者等,在保證影像質(zhì)量前提下盡可能地降低放射劑量以保護(hù)患者和工作人員,一直是醫(yī)療影像設(shè)備廠商研發(fā)和生產(chǎn)的主要目標(biāo),也是數(shù)字化X線攝影技術(shù)未來(lái)主要研究趨勢(shì)。中華放射學(xué)會(huì)主任委員、復(fù)旦大學(xué)副校長(zhǎng)馮曉源教授參加放射學(xué)會(huì)時(shí)曾指出:“降低劑量、降低輻射已經(jīng)成為整個(gè)社會(huì)的共識(shí)。這絕不是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)問(wèn)題和學(xué)術(shù)問(wèn)題,這是社會(huì)問(wèn)題!
隨著醫(yī)學(xué)影像設(shè)備和信息技術(shù)的不斷發(fā)展, 研究表明,現(xiàn)代技術(shù)完全可以從迭代算法,加快掃描速度,減少曝光時(shí)間,改進(jìn)探測(cè)器性能,優(yōu)化圖像后處理系統(tǒng)等角度出發(fā),在保證診斷有效信息的前提下,不斷去突破超低劑量與最佳影像并行的瓶頸。目前一些頂級(jí)的醫(yī)療影像設(shè)備廠商利用圖像增強(qiáng)技術(shù)對(duì)低劑量攝影圖像進(jìn)行處理, 研究數(shù)字X射線攝影 (DR) 圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化方案已經(jīng)取得了可觀的成果。
醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)處理主要通過(guò)影像設(shè)備及工作站軟件對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行加工處理, 將原本不清晰的圖像變得清晰或強(qiáng)調(diào)某些感興趣的信息, 抑制不感興趣的信息, 使之改善圖像質(zhì)量、豐富信息量, 加強(qiáng)圖像判讀和識(shí)別效果的圖像處理方法。
采用數(shù)字化X射線攝影系統(tǒng) (digit radiography, DR) (安健科技動(dòng)態(tài)DR) 和X射線胸部模型作為研究材料,選用設(shè)備提供的圖像增強(qiáng)技術(shù),IEAE(智能高效率自動(dòng)增強(qiáng)系統(tǒng)IGCR、ITE、ICED、IMR、IDG)多頻率圖像處理技術(shù)和DFP同步曝光技術(shù),發(fā)現(xiàn)運(yùn)用IEAE處理偏低劑量下的圖像后,其灰度補(bǔ)償、均衡組織、增強(qiáng)降噪和銳化均能不同程度地改善低劑量攝影圖像存在的問(wèn)題, 提高圖像對(duì)比度噪聲比。同時(shí),安健科技配備的自研動(dòng)態(tài)平板,采用DFP同步曝光技術(shù),實(shí)現(xiàn)了探測(cè)器采集脈寬和高壓曝光脈寬的同步,相對(duì)固定采集脈寬模式的探測(cè)器,無(wú)效暗電流帶來(lái)的噪聲影響被消除,進(jìn)一步提升了影像質(zhì)量,使低劑量攝影下的圖像也能夠滿足臨床診斷的需求。但目前這項(xiàng)技術(shù)少有廠家掌握,其主要原因是外購(gòu)組裝的探測(cè)器和高壓很難協(xié)調(diào)原廠進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)發(fā),使用固定采集模式難度最小,而只有真正同時(shí)掌握探測(cè)器和高壓核心技術(shù)的廠家才能打通技術(shù)壁壘。
(安健科技懸吊動(dòng)態(tài)DR 珠穆)
安健科技IEAE(智能高效率自動(dòng)增強(qiáng)系統(tǒng))五大核心處理模塊及測(cè)試結(jié)果如下圖:
IEAE(智能高效率自動(dòng)增強(qiáng)系統(tǒng))
IGCR(智能感興趣區(qū)灰度補(bǔ)償)
ITE(智能組織均衡)
ICED(智能增強(qiáng)降噪)
IMR(智能金屬識(shí)別)
IDG(智能柵紋去除)
DFP同步曝光技術(shù)
由此可見(jiàn),利用優(yōu)秀的圖像增強(qiáng)技術(shù)能有效地改善低劑量攝影圖像存在的不足,也是醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用價(jià)值最大化的前提與保障,國(guó)內(nèi)已有設(shè)備廠商率先研究出可行性方案。
此外,隨著探測(cè)器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,低劑量化X線攝影有望迎來(lái)更大的突破。由安健科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名一區(qū)Top刊物Nano Energy與Nanotechnology聯(lián)合署名發(fā)表兩篇重要研究成果證明:硅基異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦量子點(diǎn)納米晶陣列將 X 射線光子信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為電流信號(hào),有效避免了將X射線光子轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光,再將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換為電子空穴對(duì)的過(guò)程,提高了量子探測(cè)效率。由于鈣鈦礦材料中含有Pb 和 Br 原子具有高的原子序數(shù),由此可實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的鈣鈦礦陣列厚度,保證具備強(qiáng)大的 X 射線吸收能力。
另一方面,包括中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)研究院、東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)等幾個(gè)團(tuán)隊(duì)也在鈣鈦礦材料研究上取得了諸多重要研究成果,為鈣鈦礦的技術(shù)應(yīng)用奠定了有利基礎(chǔ)。相信隨著相關(guān)技術(shù)的突破,數(shù)字化X線攝影的低劑量化將會(huì)被廣泛的普及應(yīng)用。
數(shù)字化X線攝影技術(shù)作為目前全球最為廣泛應(yīng)用的醫(yī)療影像檢查手段,在數(shù)十億人民的疾病篩查和健康查體中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用, 實(shí)現(xiàn)超低劑量化檢查將是醫(yī)學(xué)科研者和臨床醫(yī)生需要一直突破的難點(diǎn),以此不斷推動(dòng)數(shù)字化X線攝影技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新。
參考文獻(xiàn):
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