簡介
數位化，就是將信息轉換成計算機系統能處理的由基本信息單位“0”“1”組成的信號形式。人類正在進入數位化時代，數位化浪潮一浪高過一浪。歷史悠久、套用廣泛的常規(X射線成像技術，近年來也加快了向數位化進軍的步伐。例如應運而生的FPD就是全數位化X射線成像技術革命中又一關鍵性成就和進展。
X線數位化探測器
定義
隨著計算機、數字圖像處理和網路化等新技術、新理論的迅速發展以及在影像中的不斷套用，增感屏/膠片成像的局限性越來越明顯地暴露出來，如較小的寬容度、較大的照射量、影響成像的因素多、不能進行圖像後處理以及圖像不能進行網上傳輸等。上述增感屏/膠片技術的局限性促進了低成本、功能強大的數字探測器技術的飛速發展，它在空間分辨力、圖像對比度等方面優於增感屏/膠片技術：它允許有較大範圍變化的曝光條件，調節圖像對比度能力強，其寬容度大，它的量子檢出效率(D(江)高，能更有效地捕獲有用信息，極大地降低X線照射量，減少病人受照劑量，這些使數字X線攝影逐步在眾多醫院中得到廣泛套用。
數位化探測器是決定數字X線攝影信息捕獲方式以及影響圖像質量的關鍵環節，其相關的理論研究和臨床套用是當前研究的熱點。
優點
數位化探測器成像在成像性能、圖像後處理、圖像存儲以及圖像傳輸等方向的優越性，使其將最終取代增感屏/膠片成像，實現影像科攝影的數位化。不同數位化探測器技術決定了不同的數字X線攝影方式，以IP板為探測器的CR成像系統，能充分利用現有的X線攝影設備，可便攜用於床邊攝影，成本低，由於是非直接數字X線攝影，工作效率相對較低；以FPD為探測器的DR成像系統，成像時間短、圖像質量優良，是直接數字X線攝影，但成本較高。數位化探測器技術的不斷發展與完善，將推動各種數字X線成像系統在臨床中的進一步套用，為我們放射科帶來革命性的變化。
X線數位化探側器分類
影像增強器/電視系統
早期的X線數位化探側器就是基於一個影像增強器/電視系統(ITS)，它採用輸出視頻信號到一個模數轉換器上，具有高採集、低噪聲及適度的空間解析度等優點。開始它僅用於X線透視。X線間接攝影等方面，後來逐漸用於X線直接攝影。但其本身也有一定的局限性，即影像增強器的幾何失真、球管和外殼的體積較大、受電視照相機飽和特性影響易造成活動範圍較小等。
成像板
它採用雙面讀取磷板技術將X線攝影記錄在成像板上，增加掃描器對X線的吸收效率，提高DQE，由雷射讀出信息轉換為電信號，再經模數轉換器形成數位化圖像的影像處理系統。它將傳統攝影方法與電子技術緊密結合起來，大大降低了X線投照劑量，減少了X線對人體的傷害，同時獲得了更豐富的圖像信息；將圖像清晰記錄下來，具有適應現代診斷要求的圖像後處理能力，以IP板代替了X線膠片，並可與常規投照設備良好匹配，不必對操作者作特殊培訓；還可完成血管造影與非造影系統的減影功能，它的空間分辨力比影像增強器電視掃描系統高，與DSA相比IP板範圍更大，克服了DSA影像增強器視野小的限制。另外，CR的低X線劑量對一些特殊病人的投照也有一定的優點，如對乳腺普查之類的疾病預防查體，對孕婦或兒童的檢查等，CR可減少X線對他們的劑量累積，減少對他們的傷害。CR還可兼容PACS系統，方便疾病的診斷交流，節省了膠片的成本，儲存方便節省了空間，可攜性好。其缺點就是時間分辨力稍差，不能滿足動態器官和結構的顯示，在細微結構顯示上與常規方式相比空間分辨力稍差。
電荷耦合器
以電荷耦合器(CCD)為探測器的數字X線成像系統，其幅射效率通常較低，適合大批量投照任務，相對於CR或DR來說是種經濟的選擇，利用CCD感測器作為探測器的成像系統有用於胸部腫瘤檢查的光纖鏡和帶有狹縫掃描套用於全視野數位化腫瘤透視的線性CCD陣列。
平板探測器
它包含兩種類型，一種是裝配大面積金屬氧化物半導體陣列的磷光閃爍的CMOS型。CMOS本質是一個大小2．5—50mm的計算機存儲單元，它隨機存取附在每個像素的光電二極體存儲器上，可滿足大視野面，另一種是基於薄膜電晶體(TFT)的探測器。TFr最初常用於手提電腦的液晶顯示屏中，它是由半導體矽片切割製成的，分成許多個分離的探測器元素，每個探測器由一個電荷收集存儲器和一個開關電晶體構成，X線轉換信息被分壓在檢測器矩陣上。根據吸收X線能量轉換為相應電荷的方式不同，分直接探測器和間接探測器兩種。在影像學領域中利用TFT晶體把X線曝光在影像增強器一電視上形成視頻影像，然後將視頻影像數位化形成數字式影像即DR，它是近幾年才發展套用起來的，與常規攝影方法不兼容，造價高，不可適用於各種部位尤其是一些較複雜的攝影要求，其設備配置與運行成本不適應於高流通量病人的攝影部門，套用面相對較窄。
數位化火災探測器
隨著計算機技術的發展, 近年來, 諸如火災報警、溫度檢測等電子測量系統普遍採用了匯流排制形式, 在這種系統中, 許多探測器並接在同一組匯流排上, 每個探測器被賦予一個地址碼, 主控機巡迴查詢每個探測器, 達到對煙霧、溫度等物理量檢測的目的。
就火災報警而言, 人們希望探測器傳送給主控機的不是簡單的報警信號, 而是煙霧濃度, 這樣主控機可事先將火災發生過程的煙霧變化曲線存入知識庫, 再根據探測器傳來的煙霧濃度, 通過曲線模擬的辦法決定是否應該發出火警信號, 從而大大提高火災報警的可靠性和抗干擾能力。
探測器電路設計
數位化匯流排式火災探測器的電路組成如圖是數位化匯流排式火災探測器的電路組成。
主要包含以下三個功能模組:
(1)微控制器模組:微控制器選用PIC16C54/56單片機。它採用全靜態CMOS 工藝, 功耗低、速度快、抗干擾能力強。結構簡單, 內部含有512 ×12或1024 ×12 位程式存儲器ROM , 32 ×8 位數據存儲器RAM , 外部只有18 個引腳, 其中12 位準雙向輸入輸出連線埠線, 用作6 位編址輸入以及匯流排收發與模數轉換控制。考慮到煙霧變化過程較慢, 採樣速率無須很高,為了降低功耗, 單片機的時鐘頻率選擇100kHz。
模/ 數轉換器LTC1297 工作時序(2)模/數轉換模組:模/數轉換選用LTC1297。它是12 位串列輸出的A/D 轉換器晶片, 片內帶有採樣保持器, 單電源5 V , 轉換時間最短為12 μs, 轉換電流為6mA , 每次轉換結束自動斷電, 備援電流僅為5μA , 外部只有8 個引腳。其工作時序如圖所示。
(3)煙霧感測器模組:煙霧感測器以離子源為敏感元件, 將火災發生時產生的煙霧濃度轉換為電壓信號。
主要特徵
數位化探測器將被測物理量的變化過程傳送給主控機, 主控機根據採集到的數據, 採用數字濾波或曲線模擬等先進的數位訊號處理技術, 排除干擾, 提高報警的可靠性, 這就是以數位化探測器為基礎的火災報警系統的主要特徵。
感測器工作原理
離子煙霧感測器電路圖為了減少溫度、濕度等環境條件變化對電離電流帶來的影響, 以提高感測器工作的穩定性, 將兩個電離室串接起來與電源相接, 上面的一個為補償電離室, 下面的一個為檢測電離室, 在結構上檢測電離室做成煙霧容易進入的型式, 而補償電離室做成煙霧很難進入、而空氣又能慢慢進入的型式。當有火災發生時, 煙霧進入檢測電離室, 由於煙離子的阻擋作用, 一方面使電離後的正負離子在電場中的運動速度降低, 另一方面使α射線的電離能力降低, 從而使檢測電離室的電離電流減小, 這一現象, 相當於補償電離室的等效電阻未變, 而檢測電離室的等效電阻變大, 從而使A 點的電位升高。顯然煙霧濃度越大,煙離子的阻擋作用越強, A 點電位越高。這一電壓信號經由T 、T 組成的跟隨電路, 傳送給模/ 數轉換電路, 實現對煙霧濃度的採樣。採用離子源作為煙敏元件的突出特點是電流消耗極低, 只有數百nA , 適合在匯流排系統中使用。
