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為什么CT探測器是一塊一塊的？

發布者：管理員 | 發布時間：2021-03-25 | 所屬分類：資訊動態 | 閱讀次數：4158

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/DSA的其實也長這樣，只不過她們的是動態平板，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：“設備拆解法：圖文分析CT探測器的參數，以及“層”的實現”

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。

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CT探測器的核心技術”），核心的都是閃爍體：

閃爍體，這是一種神奇的材料，她能將X射線轉換成可見光，稱之為“閃爍效應”。不止X射線，還有γ射線，高能粒子等。因此，閃爍體廣泛應用在X射線成像、核醫學成像、高能物理等。

醫學成像的閃爍體是無機閃爍體，包括閃爍晶體、閃爍玻璃，閃爍陶瓷，閃爍氣體燈。其中，閃爍晶體主要應用在平板探測器，閃爍陶瓷主要應用在CT探測器上。關于閃爍陶瓷，上一篇已詳細介紹。

關于閃爍晶體，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，其中非晶硅因技術簡單、成本低等原因，是目前應用較廣泛的。

在平板探測器領域，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，是全球極少數幾家同時掌握非晶硅、CMOS、IGZO三種技術路線的探測器公司之一。

普放/CT的閃爍體

閃爍體是從礦物質中提煉出來的，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“點石成玉”。玉，即閃爍體！

回到標題：為什么平板探測器是整塊的，CT探測器是一小塊一小塊的？

因為，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，優點很多，但陶瓷是脆性材料，大塊燒結成品率低，像平板探測器那種大尺寸不太現實。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，屬于現實原因。

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，是由參數決定的！

補充：閃爍體性能

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

1）衰減速度

X線停止后，閃爍體的發光強度下降到初始強度的時間。幾乎在所有的閃爍計數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)后的殘余光強度。在 CT等快速成像領域，閃爍體的余暉性能非常關鍵。因為余暉較長，圖像中產生偽影，會大大降低成像精度，導致重構圖像的變形和失真。

3）發光效率

又叫光產額(光輸出)，表示在一次閃爍過程中產生的光子數目與帶電離子在閃爍晶體中損失的能量之比(p/MeV)。光產額越高，說明在接收相同能量之后，釋放的有效光子數越多，探測器接收到的光子數越多，X線轉換效率就越高，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，因為不充分的吸收會導致許多有害的效應。高密度的閃爍體能在較短的距離內阻止住 X 線。

5）輻照損傷

閃爍體長時間在大劑量高能輻照環境下工作，不可避免地產生色心、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、光譜區域、物理化學性質的穩定性等。咱們不做研發，了解以上足夠。

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