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《生物物理学名词》第二版。
X射线衍射仪的一种。成像板是由无机磷化合物均匀涂抹在载体上制成的薄片。当X射线光子打到成像板的某处时,会激发该处原子的内层电子跃迁到更高的能级,形成较稳定的激发态,而当用特定波长的激光扫描该处时,高能电子返回到低能轨道,同时发射出荧光。因此成像板上发荧光的位置和所发荧光的强度就可以代表X衍射点的位置和强度。
对浓度的检测要求不同 。
附图,按烟感探测器,修改主材就可以
感烟式火灾探测器分为点型与线型,点型分为离子型感烟和光电型感烟,线型分为激光感烟分离式红外光束感烟。 它是对警戒范围内某一线状窄条周围烟气参数响应的火灾探测器。它同前面两种点型感烟探测器的主要区别在于...
评价平板探测器成像质量的性能指标主要有两个 : 量子探测效率 ( Detective Q uantum E fficiency , DQE)和空间分辨率 。 DQ E 决定了平板探测器对不同组织密度差异的分辨能力 ;而空间分辨率决定了对组织细微结构的分辨能力 。考察 DQ E和空间分辨率可以评估平板探测器的成像能力 。
在间接转换的平板探测器中 , 影响 DQE 的因素主要有两个方面 : 闪烁体的涂层和将可见光转换成电信号的晶体管 。
首先闪烁体涂层的材料和工艺影响了 X 线转换成可见光的能力 , 因此对 DQ E 会产生影响 。目前常见的闪烁体涂层材料有两种 : 碘化铯 (C sI ) 和硫氧化钆 (Gd2O 2S )。 碘化铯将 X线转换成可见光的能力比硫氧化钆强但成本比较高 ; 将碘化铯加工成柱状结构 , 可以进一步提高捕获 X 线的能力 , 并减少散射光 。使用硫氧化钆做涂层的探测器成像速度快 , 性能稳定 , 成本较低 , 但是转换效率不如碘化铯涂层高 。
其次将闪烁体产生的可见光转换成电信号的方式也会对DQ E 产生影响 。在碘化铯 ( 或者硫氧化钆) +薄膜晶体管( T FT)这种结构的平板探测器中, 由于 TF T 的阵列可以做成与闪烁体涂层的面积一样大 , 因此可见光不需要经过透镜折射就可以投射到 TF T 上 , 中间没有可以光子损失 , 因此 DQE 也比较高 ; 在碘化铯 (CsI )+CCD( 或者 CM OS) 这种结构的平板探测器中 , 由于 C CD( 或者 C M OS)的面积不能做到与闪烁体涂层一样大 , 所以需要经过光学系统折射 、反射后才能将全部影像投照到 C CD( 或者 C M OS)上 , 这过程使光子产生了损耗 , 因此 DQE 比较低 。
直接转换平板探测器中 , X 线转换成电信号完全依赖于非晶硒层产生的电子空穴对, DQ E 的高低取决于非晶硒层产生电荷能力 。总的说来 ,C sI +T FT 这种结构的间接转换平板探测器的极限 DQE 高于 a -Se 直接转换平板探测器的极限DQ E 。
在直接转换平板探测器中 , 由于没有可见光的产生 , 不发生散射 , 空间分辨率取决于单位面积内薄膜晶体管矩阵大小 。矩阵越大薄膜晶体管的个数越多 , 空间分辨率越高 , 随着工艺的提高可以做到很高的空间分辨率 。
在间接转换的平板探测器中 , 由于可见光的产生 , 存在散射现象 , 空间分辨率不仅仅取决于单位面积内薄膜晶体管矩阵大小 , 而且还取决于对散射光的控制技术 。总的说来 ,间接转换平板探测器的空间分辨率不如直接转换平板探测器的空间分辨率高 。
数字化X线摄影(Digital Radiography,简称DR),是上世纪90年代发展起来的X线摄影新技术,以其更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点,成为数字X线摄影技术的主导方向,并得到世界各国的临床机构和影像学专家认可。DR的技术核心是平板探测器,平板探测器是一种精密和贵重的设备,对成像质量起着决定性的作用,熟悉探测器的性能指标有助于我们提高成像质量和减少X线辐射剂量 。
注入电流电阻抗成像(ACEIT)是最早提出的且研究历史最长的成像方法。许多早期的文献将之称为电阻抗成像(EIT),后来随着各种成像方法的提出,有些学者为了将它与其他激励方式的电阻抗成像区分开来,故将之命名为注入电流电阻抗成像(ACEIT)。后来EIT概念的外延增大,表示所有的电阻抗成像。相对于其他方式的电阻抗成像而言,ACEIT起步较早,研究得比较充分。
ACEIT的原理是,根据人体内不同组织在不同生理、病理状态下具有不同的电阻抗,通过电极给人体施加小的安全驱动电流/电压,在体外测量电压/电流信号,并依据相应的快速重组算法重建人体内部的电阻抗分布或其变化的图像。
不同的电流注入模式使成像区域内部形成的电流分布不同,测量灵敏度不同,采集信号的信噪比不相同,最终成像质量也不同。常见的注入电流模式主要包括:临近驱动模式(adjacent driven pattern)、交叉注入模式(cross method)、相反注入电流模式(opposite method)和自适应注入电流模式(adaptive method)等。
感应电流电阻抗成像的原理是,它在被测目标的外围放置若干个激励线圈,对其施加交变电流,在空间产生交变磁场,从而在被测目标内激励出感应电流。测量被测目标表面电极间的电压差,并用此数据重构电导率扰动的分布,从而进行目标区域电导率的动态成像。
针对常规电阻抗成像方法只能测量成像目标区域外周边信息的问题,加拿大多伦多大学的Zhang于1992在其题为“Electrical impedance tomography based on current density”的硕士论文中提出将EIT与磁共振电流密度成像(magnetic resonance current density image, MRCDI)结合的磁共振电阻抗成像方法。
磁共振电阻抗成像技术(MREIT)就是一种把磁共振成像技术(MRI)和EIT技术结合起来的新型阻抗成像技术。MREIT技术发展的基础在于磁共振能够检测注入电流激励磁场沿磁共振主磁场方向的分量。利用这一原理,就能够测量得到注入电流在成像目标内部激励的磁场分布,进而,由安培定律(Ampere’s Law)即 可以计算得到注入电流在成像目标内的电流密度分布,再结合成像目标边界电压分布,利用特定算法就能够重建成像目标体的阻抗分布,这就是MREIT技术的基本思想。
2005年,Ozparlak等提出感应电流磁共振电阻抗成像方法(induced current magnetic resonance-electrical impedance tomography, IC-MREIT),将非接触概念引入磁共振电阻抗成像方法。采用外部非接触线圈代替电极,将被测物放置于设计的几何中心位置,线圈通电后被测物处于交流一次磁场中,该一次磁场在被测物内部感应生成涡流产生二次磁场。二次磁场可由MRI设备测得,其中包含足够的信息用来重建图像。
ICEIT采用电极测量成像目标体表面电压,依然存在因贴放大量电极而浪费时间和处理极不方便等困难。为此,Korjenevsky等人提出激励和测量全部采用线圈的非接触方式,通过测得的表面磁场重建电导率分布的磁感应成像方法(MIT)。应用于医学领域的磁感应成像方法的研究始于1993年,英国Swansea大学的Al-Zeibak等首次报道了用于医学的MIT实验系统,能够通过重构图像区分出脂肪与脱脂组织的轮廓和几何尺寸。
MIT的基本原理是,激励线圈产生频率的交变磁通密度,将成像目标体置于激励磁场中,成像目标区域内产生涡旋电场,由于区域内部包含导电介质,因此产生涡旋感应电流,该涡流同时会产生二次感应磁通密度并能改变原激励磁通密度的强弱和空间分布,在接收线圈上可以检测到相应的感应电压。通过检测到的测量线圈的感应电压的变化可以间接地反映导体的电导率分布,进行图像重构。由理论分析可知,二次感应磁通密度的实部由位移电流引起,与导体的介电常数有关,虚部由涡旋电流感生,与导体的电导率近似成线性关系。
Levy等人提出了一种成像技术叫电磁阻抗成像(EMIT),既测量EIT的边界电压,又通过线圈记录外部磁场。他们通过数值模拟得出结论,附加的一小部分磁场的测量可以减小EIT问题的条件数,即改善了问题的病态性。
还有另外一种完全非接触电阻抗成像方法——电场电阻率成像(EFT)[90]。这种成像方法采用与成像体非接触的电极激励交变电场,激励电极在成像目标体近表面产生感应电荷,而在远离电极的一面产生相反电荷,使得测量电压和激励电压之间的相移携带有成像目标体电阻率特性信息,进而可以建立相移与电阻率的对应关系,据此重构出成像体电阻率分布图像。
磁探测电阻抗成像(MDEIT)通过贴在成像目标体的成对电极,向成像目标体注入一定频率的交变电流,然后用某种形式的接收装置,例如感应线圈、超导量子干涉仪(SQUID)等,测量注入电流在成像目标体外产生的磁场,根据表面磁场的反问题求解获得产生磁场的电流分布,进而从电流分布重构出电导率分布图像。
综上所述,电阻抗成像(EIT)主要包括注入电流电阻抗成像方法(ACEIT),感应电流电阻抗成像方法(ICEIT),磁共振电阻抗成像方法(MREIT)和电磁阻抗成像(EMIT),磁感应成像方法(MIT),电场电阻率成像方法(EFT)和磁探测电阻抗成像(MDEIT)。它们的激励方式和传感接收方式各不相同,见表1。
表1 EIT各种方法的激励和传感方式的比较
方法 |
激励方式 |
传感接收方式 |
ACEIT |
电极 |
电极 |
ICEIT |
线圈 |
电极 |
MREIT |
电极 |
MRI( 电极) |
IC-MREIT |
线圈 |
MRI |
MIT |
线圈 |
线圈 |
EMIT |
电极 |
线圈 电极 |
EFT |
非接触电极 |
非接触电极 |
MDEIT |
电极 |
SQUID或线圈 |