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摘 要：电子暗盒是X射线成像设备的关键部件，其发展和完善经历了长期的过程。文章介绍了电子暗盒的概念及其发展过程。
关键词：X射线，成像，电子暗盒
中图分类号：N04；TB85；TH74 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0010-02
Concept and Development of Cassette
CHEN Fei GAO Huimin
Abstract： Cassette is an important component of XRay imaging devices， and the development and progress of it has been made for rather a long time. This paper aims to introduce the concept and development of cassette.
Keywords： Xray， imaging， cassette
收稿日期：2014-06-09
作者简介：陈飞（1980—），男，湖北嘉鱼人，硕士，审查员，从事磁共振与放射测量领域的专利审查。通信方式：chenfei_1@sipo.gov.cn。
自从德国科学家伦琴于1895年发现X射线以来[1]，X射线广泛应用于人类生产生活当中。X射线具有穿透性，能够激发荧光，还能够感光，并且经过不同厚度、不同材质或不同密度的物体时衰减程度不同，所以非常适于探测被检体内部的结构。起初的X射线成像依赖胶片，而胶片成像的过程非常烦琐，需要在暗室显影、定影、冲洗，一个步骤操作不当就容易产生废片，而且长期保管、传递和查找这些胶片也成为问题，发展能够反复使用并产生数字化X射线图像的电子暗盒成为该领域的迫切需求。
一 电子暗盒的概念
通常，电子暗盒（cassette）是指装设有放射线检测器并存储和传输从放射线检测器获得的放射线图像数据的便携式放射线图像捕获装置。电子暗盒广泛应用于医疗成像、工业制造以及安全检查等领域，用于对人体、产品以及包裹等进行透视检查。
电子暗盒的基本结构通常包括：放射线检测器和数据发送部。放射线检测器用于检测X射线并且产生图像数据；数据发送部用于通过无线电波将包括所述图像数据的各种类型的数据发送到外部设备，以使得图像数据在外部设备例如服务器中获得妥善保存。
电子暗盒的物理结构主要包括主体外壳和位于主体外壳内的放射线图像捕获装置等光电组件。主体外壳包括外壳前板和剩余部分外壳，外壳前板面向放射源和被检体，外壳前板的材料由高放射线透过材料（例如碳板）构成，以避免吸收射线。剩余外壳部分通常由具有高屏蔽性和高刚性的金属构成，例如镁合金、铝合金、铅板等，以使得电子暗盒能够不泄露射线造成射线污染，并具备一定的物理强度。
主体外壳里面放置的是放射线图像传感器以及提高系统的稳定性的缓冲材料。放射线图像传感器是成像的核心部件；缓冲材料，主要是具有防反射、防冲击、绝缘的材料。
电子暗盒的尺寸和技术参数通常要求符合ISO 4090等国际标准或JIS Z4905 日本工业标准等国家标准。其数据传输方式可以是有线或无线，供电方式可以采用插接式电缆或可反复充电的电池，当采用电池供电的无线通信方式时，可设置为能够在唤醒模式和待机模式之间进行模式切换，不成像时电子暗盒处于待机模式以减少电源消耗。
由于电子暗盒通常是便携式的，包括电子暗盒的移动成像设备可以设置在任何具有充足检查空间的位置，并且图像捕获部位也可以通过改变电子暗盒的位置来灵活调整。可以在多种复杂的条件下成像，以获得处理上的灵活性，这对于为不便于移动的病人成像或者在狭小的空间进行检查的情况是非常重要的。
二 电子暗盒的发展
在胶片成像的技术时代，不仅存在显影液、定影液等化学药品的消耗，还需要投入洗片机、暗室等辅助设备[2]。电子暗盒的发展在基于胶片成像的技术时代之后，经历了间接转换成像和直接转换成像两个阶段。
间接转换成像技术通常应用于间接转换型数字射线照相术（indirect computed radiography， IDR），其成像板为间接转换型平板检测器，具有由荧光材料（phosphor）如碘化铯、钆氧硫化物、铊掺杂的碘化钠形成闪烁体层和光电转换层。先通过闪烁体层将透过被检体的放射线转换成荧光，再通过传感器面板上由光电转换元件二维阵列构成的光电转换层，对源自闪烁体的荧光进行光电转换而产生数字图像数据信号。光电转换元件二维阵列可以是包括场效应晶体管（FET）结构的薄膜晶体管 （TFT）构成的开关器件阵列。
直接转换成像技术通常应用于直接转换型数字射线照相术（direct digital radiography， DDR）。其成像板为直接转换型平板检测器，它具有可以直接地将放射线转换为图像数据信号的特点，直接将透过被检体的放射线在诸如无定形硒的半导体辐射敏感层中转换成电荷。具体而言，在辐射敏感层上捕获的辐射曝光能量被逐个像素地转换为电子图像数据，没有中间的移动、操纵、处理以及扫描步骤，并进行数字化、网络化的存储传输和显示，能够支持即时的远程分析和诊断。此外，直接转换成像技术还具有如下优点：更高的空间分辨率、更高的量子检测效率和动态范围、更高的图像质量和成像速度[3]。
此外，电子暗盒还可以进行如下改进。加入抗散射网格（antiscatter grid），具有可调节的网格密度、网格比或聚焦距离的网格，该网格置于暗盒中的平板检测器之前，面向放射线源和被检体，可以有效减少射线的散射带来的干扰，提高成像质量；加入自动曝光控制器，通过调整成像时间来控制成像质量，防止曝光不足或曝光过度；加入温度传感装置或其他检测暗盒操作状态的传感器，基于所述温度或其他状态参数来判定所述放射线成像暗盒是否处于正常操作状态，只有在正常操作状态下的成像数据才是可靠的。
三 结 语
电子暗盒是X射线成像设备的关键部件，伴随着半导体技术的不断发展，电子暗盒以其小型化、便携化、可反复使用的特点广泛应用于放射线成像领域，其成像分辨率越来越高，成像质量越来越好，所需放射剂量越来越低，在医疗成像、工业制造以及安全检查等领域发挥着越来越重要的作用。相信在不久的将来，电子暗盒还将加入网络化的浪潮，成为一个个具有独立计算功能的互联网设备。
参考文献
[1] 王宝军. X射线在医学影像诊断领域的发展及应用[J].中外医疗，2012（15）：184.
[2] 李乐升. 试述CR、DR的工作原理和比较应用[J].医疗装备， 2008（3）：8-9.
[3] 牛克伟. CR以及两种DR平板探测器X线摄影系统的使用比较[J].中国医疗器械信息， 2011（10）：42-45.
关键词：X射线，成像，电子暗盒
中图分类号：N04；TB85；TH74 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0010-02
Concept and Development of Cassette
CHEN Fei GAO Huimin
Abstract： Cassette is an important component of XRay imaging devices， and the development and progress of it has been made for rather a long time. This paper aims to introduce the concept and development of cassette.
Keywords： Xray， imaging， cassette
收稿日期：2014-06-09
作者简介：陈飞（1980—），男，湖北嘉鱼人，硕士，审查员，从事磁共振与放射测量领域的专利审查。通信方式：chenfei_1@sipo.gov.cn。
自从德国科学家伦琴于1895年发现X射线以来[1]，X射线广泛应用于人类生产生活当中。X射线具有穿透性，能够激发荧光，还能够感光，并且经过不同厚度、不同材质或不同密度的物体时衰减程度不同，所以非常适于探测被检体内部的结构。起初的X射线成像依赖胶片，而胶片成像的过程非常烦琐，需要在暗室显影、定影、冲洗，一个步骤操作不当就容易产生废片，而且长期保管、传递和查找这些胶片也成为问题，发展能够反复使用并产生数字化X射线图像的电子暗盒成为该领域的迫切需求。
一 电子暗盒的概念
通常，电子暗盒（cassette）是指装设有放射线检测器并存储和传输从放射线检测器获得的放射线图像数据的便携式放射线图像捕获装置。电子暗盒广泛应用于医疗成像、工业制造以及安全检查等领域，用于对人体、产品以及包裹等进行透视检查。
电子暗盒的基本结构通常包括：放射线检测器和数据发送部。放射线检测器用于检测X射线并且产生图像数据；数据发送部用于通过无线电波将包括所述图像数据的各种类型的数据发送到外部设备，以使得图像数据在外部设备例如服务器中获得妥善保存。
电子暗盒的物理结构主要包括主体外壳和位于主体外壳内的放射线图像捕获装置等光电组件。主体外壳包括外壳前板和剩余部分外壳，外壳前板面向放射源和被检体，外壳前板的材料由高放射线透过材料（例如碳板）构成，以避免吸收射线。剩余外壳部分通常由具有高屏蔽性和高刚性的金属构成，例如镁合金、铝合金、铅板等，以使得电子暗盒能够不泄露射线造成射线污染，并具备一定的物理强度。
主体外壳里面放置的是放射线图像传感器以及提高系统的稳定性的缓冲材料。放射线图像传感器是成像的核心部件；缓冲材料，主要是具有防反射、防冲击、绝缘的材料。
电子暗盒的尺寸和技术参数通常要求符合ISO 4090等国际标准或JIS Z4905 日本工业标准等国家标准。其数据传输方式可以是有线或无线，供电方式可以采用插接式电缆或可反复充电的电池，当采用电池供电的无线通信方式时，可设置为能够在唤醒模式和待机模式之间进行模式切换，不成像时电子暗盒处于待机模式以减少电源消耗。
由于电子暗盒通常是便携式的，包括电子暗盒的移动成像设备可以设置在任何具有充足检查空间的位置，并且图像捕获部位也可以通过改变电子暗盒的位置来灵活调整。可以在多种复杂的条件下成像，以获得处理上的灵活性，这对于为不便于移动的病人成像或者在狭小的空间进行检查的情况是非常重要的。
二 电子暗盒的发展
在胶片成像的技术时代，不仅存在显影液、定影液等化学药品的消耗，还需要投入洗片机、暗室等辅助设备[2]。电子暗盒的发展在基于胶片成像的技术时代之后，经历了间接转换成像和直接转换成像两个阶段。
间接转换成像技术通常应用于间接转换型数字射线照相术（indirect computed radiography， IDR），其成像板为间接转换型平板检测器，具有由荧光材料（phosphor）如碘化铯、钆氧硫化物、铊掺杂的碘化钠形成闪烁体层和光电转换层。先通过闪烁体层将透过被检体的放射线转换成荧光，再通过传感器面板上由光电转换元件二维阵列构成的光电转换层，对源自闪烁体的荧光进行光电转换而产生数字图像数据信号。光电转换元件二维阵列可以是包括场效应晶体管（FET）结构的薄膜晶体管 （TFT）构成的开关器件阵列。
直接转换成像技术通常应用于直接转换型数字射线照相术（direct digital radiography， DDR）。其成像板为直接转换型平板检测器，它具有可以直接地将放射线转换为图像数据信号的特点，直接将透过被检体的放射线在诸如无定形硒的半导体辐射敏感层中转换成电荷。具体而言，在辐射敏感层上捕获的辐射曝光能量被逐个像素地转换为电子图像数据，没有中间的移动、操纵、处理以及扫描步骤，并进行数字化、网络化的存储传输和显示，能够支持即时的远程分析和诊断。此外，直接转换成像技术还具有如下优点：更高的空间分辨率、更高的量子检测效率和动态范围、更高的图像质量和成像速度[3]。
此外，电子暗盒还可以进行如下改进。加入抗散射网格（antiscatter grid），具有可调节的网格密度、网格比或聚焦距离的网格，该网格置于暗盒中的平板检测器之前，面向放射线源和被检体，可以有效减少射线的散射带来的干扰，提高成像质量；加入自动曝光控制器，通过调整成像时间来控制成像质量，防止曝光不足或曝光过度；加入温度传感装置或其他检测暗盒操作状态的传感器，基于所述温度或其他状态参数来判定所述放射线成像暗盒是否处于正常操作状态，只有在正常操作状态下的成像数据才是可靠的。
三 结 语
电子暗盒是X射线成像设备的关键部件，伴随着半导体技术的不断发展，电子暗盒以其小型化、便携化、可反复使用的特点广泛应用于放射线成像领域，其成像分辨率越来越高，成像质量越来越好，所需放射剂量越来越低，在医疗成像、工业制造以及安全检查等领域发挥着越来越重要的作用。相信在不久的将来，电子暗盒还将加入网络化的浪潮，成为一个个具有独立计算功能的互联网设备。
参考文献
[1] 王宝军. X射线在医学影像诊断领域的发展及应用[J].中外医疗，2012（15）：184.
[2] 李乐升. 试述CR、DR的工作原理和比较应用[J].医疗装备， 2008（3）：8-9.
[3] 牛克伟. CR以及两种DR平板探测器X线摄影系统的使用比较[J].中国医疗器械信息， 2011（10）：42-45.