Разработка и исследование цифровых детекторов рентгеновского изображения медицинского назначения

• Автор: Вейп, Юрий Арнольдович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Основные направления развития цифровых детекторов рентгеновских изображений

1.1. Детекторы для рентгеноскопии

1.2. Детекторы для рентгенографии

1.3. Универсальные детекторы

1.4. Сравнительный анализ цифровых детекторов

1.5. Влияние шумов на качество формируемого изображения..28 Выводы

Глава 2. Влияние флуктуационных шумов на квантовую эффективность цифровых детекторов рентгеновских изображений

2.1. Расчет флуктуаций коэффициентов преобразования звеньев цифровых детекторов

2.2. Анализ преобразования сигнала и шума в цифровых детекторах
2.3. Интегральные критерии оценки качества цифровых детекторов
Выводы
Глава 3. Квантовая эффективность цифровых детекторов рентгеновского изображения
3.1. Квантовая эффективность регистрации детекторов типа «экран-оптика-ПЗС»
3.2. Квантовая эффективность регистрации «плоскопанельных» цифровых детекторов
3.3. Деградация параметров сенсора и изменение квантовой эффективности регистрации цифровых детекторов при воздействии рентгеновского излучения
3.4. Разработка методов противодействия деградации параметров, используемых при создании КМОП- сенсоров и детекторов рентгеновского излучения
Выводы
Глава 4. Разработка цифровых детекторов рентгеновских изображений
4.1. Технологические особенности разработки цифровых детекторов рентгеновских изображений
4.2. Разработка цифровых детекторов для рентгеноскопии и рентгенографии
4.3. Цифровые рентгенографические камеры
4.4. Универсальные детекторы
4.5. Анализ дальнейшего развития цифровых детекторов
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

Введение
В'последние годы рентгеновская техника претерпела существенные изменения: на смену традиционной рентгенотехнике пришли рентгеновские аппараты, построенные с использованием цифровых технологий; визуализации, обработки, передачи и воспроизведения рентгеновских изображений. Интенсивное внедрение цифровых технологий В1 рентгенотехнику обусловлено рядом преимуществ цифровых рентгеновских аппаратов, которые подробно рассмотрены в технической литературе, в том числе в работах [1 - б]. Главное из них заключается в возможности организации работы по полностью беспленочной технологии на более совершенном техническом и организационном уровне с использованием информационных сетей различного масштаба (медицинское учреждение, город, страна): Внедрение цифровых аппаратов приводит также к
существенному снижению лучевых, нагрузок на пациента и обслуживающий персонал при. одновременном улучшении качества формируемого изображения, что увеличивает вероятность правильной диагностики.
В настоящее время в высокоразвитых странах от 10 до 15% парка рентгеновских аппаратов заменяется на цифровые системы ежегодно: Анализируя представленные экспонаты на международных выставках последних лет («ЯБКА»- Чикаго, «ЕСЯ»- Вена, «Медтехника» - Москва, -МЕОЮА - Дюссельдорф) можно заключить, что не менее 100 фирм использует в разработках рентгеновской аппаратуры цифровые технологии.
В России разработка цифровых рентгенодиагностических систем идет с заметным отставанием; от разработок фирм Европы, США1 и Японии. Только в последние годы на рынке медицинской аппаратуры появились цифровые рентгеновские аппараты отечественных производителей. Однако

где двьис))1, а - математическое ожидание коэффициента преобразования.
В этом процессе вероятность отсутствия на выходе сигнала от одной ■ входной частицы р(0) ~ е~а .
Как известно, дисперсия коэффициента преобразования пуассоновского процесса равна математическому ожиданию коэффициента преобразования, то есть
D(a) = СС (2.3)
Используя (2.1) и (2.3) можно показать, что такие рядом стоящие звенья объединять в одно звено нельзя, не нарушив справедливость теоремы о дисперсии Буржесса.
В детекторах непрямого преобразования к таким каскадам относится люминофор рентгеновского экрана, преобразующий рентгеновские кванты в световые фотоны. Однако в этом звене могут иметь место некоррелированные флуктуации, обусловленные изменениями свойств материала люминофора по полю изображения или большими изменениями энергии рентгеновских квантов. Практика расчета шумов аналоговых детекторов в медицинском диапазоне спектров рентгеновских лучей показала, что этими шумами для сравнительного анализа можно пренебречь [8].
Исследование соотношений (2.2) и (2.3) позволяет приступить к детальному анализу преобразования сигнала и шума в цифровых детекторах непрямого преобразования.
2.2. Анализ преобразования сигнала и шума в цифровых детекторах
Разработка РТС для медицинской диагностики подчинена решению задачи повышения точности диагностики при минимальной лучевой нагрузке на пациента. В связи с этим в 1977 году Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) создала известный свод принципов ALARA (As Low As Reasonably Achievable), в соответствии с которыми доза