關於 CCD-DR與平板DR 的經典探討

轉自:醫學影像技術論壇

影像學專家

1、請不要再發表CCD DR是影像增強器成像的謬論,這個問題連醫科大學的學生都能解釋,CCD DR實際上就是一個特大的高分辨率數碼相機,內部結構有一個超大的光學鏡頭和CCD相機,採集平板與飛利浦、西門子DR一樣都是碘化銫柱狀晶體,根本沒有什麼影像增強器,拍片和脈衝透視是不同的方式,拍片用影像增強器沒有任何意義,而實際上最好的影像增強器造價高達三十多萬,比佳能的平板探測器還貴,請飛利浦、西門子、GE、柯達、島津等廠家所謂的“專業技術人員”不要再拿這些謬論來矇騙我們的放射科醫生。

2、CCD DR與碘化銫非晶硅平板DR相比,從理論上來說成像質量應該是要差點的。因爲碘化銫非晶硅平板DR的成像是1:1對稱的,沒有光學傳導的過程,信號衰減較少,而CCD DR由於CCD製造工藝的問題,必須採用光學系統來傳導信號,信號衰減客觀存在,如果想做到和碘化銫非晶硅平板DR一樣的圖像質量,必須採用感光度更高的超大口徑光學鏡頭、更高分辨率的CCD相機、碘化銫採集平板和更先進的圖像處理技術,而這些都是需要付出很大的成本代價的,目前優質的CCD DR的材料成本實際上要比平板探測器更高。

3、 平板探測器的材料成本實際上並不高,由於非晶硅光電管陣列和碘化銫都是自己生產,因此實際上成本只有十萬元人民幣左右,而賣給中國用戶的價格高達五十萬元人民幣,其中最關鍵的原因在於技術壟斷,目前能夠生產大面陣DR探測器的廠家主要有TREXELL(泰雷茲、西門子、飛利浦合資)、瓦里安、佳能,韓國三星和日本東芝也有產品面世但是還在測試中,所謂的非晶硅光電管陣列其實和我們日常的液晶顯示器裏的非晶硅光電管陣列是一樣的產品,只是成像過程相反,目前國際上一塊17英寸的醫用非晶硅光電管陣列板價格大約爲2000美金,只要由臺灣廠家代工,只是技術不夠成熟。碘化銫非晶硅平板的成本構成很大程度來自於碘化銫晶體,但是原材料就高達數萬元人民幣。
很多時候我們中國人是很悲哀的,總是爲外國人的技術壟斷買單,就拿醫藥行業的藥品來說,國外最新推出的新藥材料成本只有幾塊錢人民幣,可是賣給中國人則高達數百元人民幣,而我們的中國業務員和給了費用的醫生還要給他們唱頌歌。
我很期待國產平板探測器的誕生,就像國產CCD探測器誕生了降低了進口CCD探測器的售價一樣,中國人一定要站起來!

PS:2000美金指的是非晶硅探測器裏面的光電管陣列板的成本,請業務員們搞清楚非晶硅探測器與非晶硅光電管陣列板的區別和聯繫再發表意見,目前好的碘化銫屏要6000美金以上,再整合TFT陣列板,非晶硅平板探測器的材料及人工成本大約在1.5-2萬美金左右。非晶硅探測器市場最低售價爲3萬美金。

3、平板探測器的維修成本高主要是在於內部組件的高度集成化,還有非晶態氧化硅晶體管的物理性質不穩定,在光照下衰減較快,因此每天都有大面積的壞點出現,當壞點達到一定量的時候平板就報廢了,送回廠家也沒有用,這個和液晶顯示器是一個原理的。很多平板DR廠家的市場專員去矇騙醫院說是可以使用很多年,即使壞了也就幾萬塊可以維修,而實際上截至到今天,還沒有一家平板探測器可以正常使用超過五年,大多數是2年左右就要更換了,一旦更換平板廠家的臉孔就變了,從幾萬塊一下子變成了上百萬,醫院只能吃啞巴虧。

4、CCD DR探測器確實比較重,但最多50公斤,可是CCD探測器都是全電動,沒有手動的,根本不需要人去推,反而某些平板廠家爲了節約成本採用手動控制,醫生要經常去推動重達幾十斤的平板探測器,權當鍛鍊身體。

5、成像尺寸的問題沒有爭論的必要,實際上從物理像素的角度講,CCD的像素尺寸只有9微米,遠比非晶硅的像素小,實際上如果只是拍攝單色物體,CCD DR肯定比平板DR的分辨率高,這個從測試卡實際測試就可以看出來,平板DR一般肉眼可視分辨率爲3LP/MM,而CCD DR最高可以達到5LP/MM,但是我們要承認的是高的空間分辨率確實不等於高的圖像質量,畢竟還有密度分辨率、MTF、DQE、信噪比等具體的參數指標要去衡量。

6、圖像的真實性主要來自於信息還原程度,事實上2009年已有成像質量與非晶硅DR一致的CCD DR面世,圖像真實性已經不是問題,同時成像劑量相比以往大幅度下降,拍攝腰椎側位常規劑量爲85KV、30mas,比很多平板DR的劑量都低,因此在臨牀使用上已經沒有什麼區別。但是CCD DR廠家目前面臨最大的困難就是成本問題,要想獲得與碘化銫非晶硅平板DR一樣的圖像質量就要採用材料成本高出很多的更好的光學鏡頭和CCD,而這些配件沒有一個是自己生產的,而平板DR由於本身材料成本就低,同時主要組件都是自己生產,因此可以說是遊刃有餘,一旦有一天平板DR能夠實現五年以上的無故障使用壽命,同時放棄壟斷價格下降到比CCD DR還低的價格,屆時CCD DR將和CRT醫用顯示器一樣被趕出市場。

7、我一直認爲,什麼樣的醫院買什麼類型的設備。這個和什麼樣的人買什麼樣的車是一樣的。奔馳和寶馬確實很好,但是維修成本也很高,開起來很舒服可是一般人承受不起,帕薩特、凱美瑞、雅閣、本田CR-V越野車雖然價格相對便宜,檔次較差,但是一樣開得很舒服,維修成本要低很多,在我們國家的總體醫療條件還很差的現況下,我不建議每個醫院都爲2年更換一塊100萬元的平板探測器買單,中小型醫院應該適當的少點聽幾大品牌業務員的謬論,多考慮一下醫院的經濟性,在保障臨牀使用的基礎上,購買穩定性更高、使用壽命更長的CCD DR,對醫院和對患者都是好事,而三甲大型醫院可以去反覆購買非晶硅平板DR,畢竟錢多的沒有地方放,擺下闊沒有問題。

8、凡是專業用光學相機的攝影愛好者都知道0.75超大光圈的光學鏡頭是什麼價錢,品質好的高達幾十萬元人民幣,我強烈建議那些使用1000塊錢的卡片數碼相機的業餘愛好者不要再去擺出“技術人員”的身份評論CCD DR,同時還把老掉牙的數字胃腸機的影像增強器搬了出來,你見過有使用影像增強器的數碼相機嗎?如果你真的是專業技術人員就一定要遵守技術人員的道德,要講真話講實話,這樣我們才能共同的爲中國的影像事業發展找到更合理更好的出路。

 

9..醫用非晶硅光電管陣列板原來主要壟斷在英國PE、泰雷茲、佳能、瓦里安幾個廠家手中,目前瓦里安爲了降低成本已經在臺灣與當地的光學產業合作生產,實際成本不是很高,只是要整合碘化銫平板和TFT、AD系統需要耗費更高的成本,這些情況其實臺灣的企業是很清楚的,只是臺灣的光電企業很多不願意做DR探測器,畢竟相對於液晶顯示器每年上千萬塊的產量來說,DR探測器目前總體需求量不大,沒有太高的利潤值。

國內廠家已經有在研發非晶硅平板探測器的,希望他們能夠早日成功,降低非晶硅平板探測器的價格,而實際上中國的成本控制是驚人的,一旦能夠掌握核心技術,就可以把整個產業鏈打翻,所以未來的市場很難說。

 

karaoke

和樓主逐條切磋

1, 可以說CCD探測器跟影像增強器是一回事, 因爲存在偏轉. 只不過影增經過輸入屏到輸出屏的電子偏轉, 輸出屏到CCD相機的光學偏轉兩層, 而CCD只有一次光學偏轉, 相對於平板探測器直接入射, 完全是天壤之別. 另外, 影增的閃爍體也是碘化銫.

2, "必須採用感光度更高的超大口徑光學鏡頭、更高分辨率的CCD相機"
做再大也沒用, 除非把CCD傳感器的面積做到和閃爍屏一樣大. 這是影像學最基本的原則, 影響數字影像系統圖像質量最重要的因素, 就是傳感器面積.

3, "平板探測器的材料成本實際上並不高,由於非晶硅光電管陣列和碘化銫都是自己生產,因此實際上成本只有十萬元人民幣左右,而賣給中國用戶的價格高達五十萬元人民幣"
研發不是成本? 10萬成本的東西11萬賣給你, 你還指望技術發展? 另外, 佳能和東芝均無自產TFT, 而是外購, 請勿想當然.

3之3, "而實際上截至到今天,還沒有一家平板探測器可以正常使用超過五年,大多數是2年左右就要更換了".
請勿誤導, 據小弟淺薄的瞭解, 4大品牌02,03年的機器, 絕大多數都沒換過探測器, 而且在正常工作. 你說的那是非晶硒的Hologic

4, 這條理由貌似有失專家水準(笑)

5, 參考第二條, 影像學最基本的原則, 影響數字影像系統圖像質量最重要的因素, 就是傳感器面積. CCD探測器和平板探測器的區別, 就相當於單反和手機攝像頭的區別

6, "圖像的真實性主要來自於信息還原程度"
任何透鏡偏轉, 都存在像差, 存在中心邊緣不一致, 存在色散, 這是光學結構所決定的, 是CCD的先天不足.
另外, CCD探測器有效採光面積只有鏡頭中心區域那麼大, 要達到和平板100%採光面積相同甚至更小的劑量, 你的增益要開多高? 估計變成了節能燈下的QQ攝像頭了吧, 連鳳姐都變成冰冰了

7, "我不建議每個醫院都爲2年更換一塊100萬元的平板探測器買單"
這個價位只有4大品牌了. 這裏那麼多放射業內人士和醫生, 請問4大品牌除了個案, 有2,3年修板, 5年換板的事?

8, "你見過有使用影像增強器的數碼相機嗎"
恰好, 影增的後級就是CCD相機.

9.民用TFT製造取向和醫用不一樣的. 比如民用所要求的廣視角, 響應時間等參數, 對醫用基本上沒意義的. 而民用所並不太在意的轉換效率, 漏電流等參數, 在醫用上非常影響DQE的.

再次重申, 佳能自己不產TFT.  所以在主流品牌當中, 佳能的圖像最差, 是有根據的.

SLC

不是很同意樓主的觀點。
1.醫用非晶硅的主要生產商是DPIX,這是由varian控股的公司,trixell的平板,也是從這個公司採購的。
2.平板的技術在於非晶硅和A/D轉換芯片,而不是碘化銫,相比較之下碘化銫很便宜。
3.平板的壽命其實很長,很多裝機7,8年左右的平板還在使用。你可以調查一下再說話。晶體管的不是那麼容易壞,否則誰還買液晶電視?
4.樓主的愛國心是好的,但是還要腳踏實地,一步步來。沒錯藥品的成本是很低,但是爲了研發這個藥品,投入的成本可是不計其數。這些錢找誰去要?國家要發展高附加值產品,目的就在於此,任何東西不要以材料成本覈算,對嗎? 否則飛機也就是個賣廢鋁的錢。

影像學專家

很感謝各位同行的積極參與!但是我還是希望各位不要帶着商業的氣味去發表言論。既然是技術論壇,就應該更多公平公正的語言,這樣才有利於中國影像技術的發展。

1、截至到今天爲止,我拜訪過數百家安裝了GE、西門子、飛利浦DR的醫院了,但是還真的沒有發現平板有在5年後還沒有更換的,當然醫療器械這個行業水分很多,很多時候放射科主任和你不熟悉是不會透露這些的,而且更換平板對於科室主任和設備科長也是有好處的,因此和廠家一起來對外宣傳根本沒有換過,這些東西銷售平板探測器的同行都是心裏有數的。當然並不是說CCD 探測器就一定不會壞,如果生產工藝和質量控制較差,也有可能生產出故障率高的設備,我們在這裏主要討論CCD芯片與非晶硅晶體板的客觀壽命比較。

2、如果你真的是搞技術維修的或者是技術研發的,就請不要再拿出影像增強器等於CCD DR的言論,影像增強管只是一個高壓真空管,它的作用和結構與光學鏡頭有極大的區別,CCD探測器裏面根本沒有高壓元件,裏面就只有碘化銫晶體板、光學鏡頭和CCD相機,當然你可以籠統的說都是光學設備,而且都使用了CCD,當然如果你只是一個學醫學影像學診斷出身的平板廠家的市場專員或者根本不是專業出身的銷售經理,那我不想和你討論,起碼我參與過探測器的研發而你沒有,至少CCD探測器的內部結構你是沒有看過的。

3、我從來不否認CCD DR與碘化銫非晶硅平板DR相比有自身的結構缺陷,所以一直以來CCD DR的圖像質量不佳,這些我在帖子裏有談到,但是時代確實在發展,我也一直以爲CCD DR的圖像已經沒有發展的可能了,但是最新的CCD DR的圖像讓我和很多大醫院的主任吃驚,可以說接近甚至超越了某些平板DR的圖像,如果各位有興趣,我可以發上來大家評價一下,前提是你是醫院的放射科診斷醫生。我不願意和業務員去討論這些問題,有人總是想辦法鑽文字牛角尖來打壓別人。就像以前CCD DR剛出來的時候吹噓什麼1700萬像素CCD比平板900萬像素更高端圖像更好一樣有問題,事實上高的空間分辨率不一定能獲得高質量的灰階圖像。

4、影像增強器裏面有CCD相機其實和民用數碼相機有CCD芯片是一個道理,可是你也不能把醫用影像增強器等同於民用數碼相機,每個設備的實際結構和用途都是不一樣的,就好像單車也有輪子,小轎車也有輪子,你直接說小轎車等同於單車是沒有意義的,在非晶硅平板技術還不是很成熟的事實面前,我倒是很希望飛利浦、西門子、GE三大廠家能研發生產CCD DR,一個可以降低中國醫院的使用成本和維護成本,第二個可以促進CCD DR市場的發展和提高成像技術,這個是有利中國農村醫療數字化普及的需求的。

5、液晶電視其實現在很多家庭都有購買了,如果你熟悉液晶面板工藝和結構的再去參與使用壽命的討論。平板探測器與液晶電視的某些主要結構是類似的,只是成像過程相反,就像很多液晶顯示器銷售員告訴我們液晶顯示器能夠十年不壞一樣,最終爲維修買單的還是我們消費者。非晶硅目前在國內外都很熱門,例如液晶面板、太陽能面板,相對比多晶硅而言,它讓大面陣工藝成爲現實,儘管物理性質不夠穩定,但是確實是技術發展的一個方向。

6、醫用非晶硅的早期生產商是DPIX,但是近年來臺灣光電產業也開始該產業的生產,應該說平板DR的未來前途無量,倒不是因爲圖像質量和放射劑量控制技術的一直領先,而是平板DR的成本可控制空間確實驚人,按照泰雷茲的計劃,下半年將會在中國推出20多萬元的非晶硅平板DR,屆時可能會直接把價格昂貴的進口CCD DR直接趕出中國市場,屆時中國DR市場要實現一次大面積的洗牌。進口CCD DR能否繼續保留在中國市場,要看成像技術和劑量控制能夠達到一個更高的標準。

SLC

談到液晶電視和平板的生產,確實有很多值得討論的。樓主的字裏行間對平板探測器的質量從根本上進行否定。不可否認大規模的平板在使用過程中會出現壞點,但是幾個壞點的出現不能說明整個平板就會報廢。你要知道每家廠商的要求都不同,但一塊17x17的探測器上有幾千個獨立的,或者是2個相鄰的壞點,都是可以接受的。而且可以通過軟件方法校正掉。而且現在向客戶保證3年5年保修的平板生產商,也大有人在。平板的穩定性和壽命是以10年爲標準的,我有相應的數據與資料。樓主的討論貌似公正,但是不是有些打壓平板探測器推崇CCD的意味在其中,大家一看即知。
說到醫用非晶硅,臺灣的企業是在做一些事,與液晶共線生產,但是評價一款非晶硅的特性不是單單能出圖像這麼簡單,三星的LCD應該技術實力很強吧,他們在幾年前就推出了自己的平板探測器,但是結果呢?大家都知道。臺灣的企業做的事情,其實是在做代工,別人的技術,只是委託他們生產,他們沒有核心的東西。對TRIXELL的雄心壯志,我們只能拭目以待。

影像學專家

呵呵,很感謝各位同行的支持!而且也很高興看到我們的言論更加趨向公平公正和學術化!

只是我還是希望某些平板廠家的業務員不要太激動,我沒有偏袒CCD DR的意思,從時代發展的趨勢看來,材料成本極低的非晶硅平板一定會在將來徹底佔領市場,前提是把技術壟斷成本降下來,把使用壽命提高上去,這兩點都不是業務員能解決的問題。就好像CCD
無法取消光學傳導路徑過程中信號衰減的問題。

樓上說的碘化硒是指非晶硒探測器嗎?碘化硒和非晶硒不是一種物質,非晶硅DR使用的熒光材料是碘化銫晶體,實際上非晶硒DR也是間接轉換的,非晶硒自身作爲光電導體,成像原理是
1、X 線入射光子在非晶硒層激發出電子-空穴對;
2、電子和空穴在外加電場的作用下做反向運動,產生電流,電流的大小與入射的X線光子數量成正比;
3、這些電流信號被存儲在TFT的極間電容上,每一個TFT和電容就形成一個像素單元。

個人認爲非晶硒DR代表DR發展的另外一個方向,直接數字化可以提高成像的分辨率和影像銳利度,從早期柯達在全國銷售的醫院反饋的意見來看,圖像質量確實很好,甚至有專家認爲要高於現在的銳柯非晶硅系列DR,只是非晶硒的超高故障率讓銳柯無法承受,我拜訪過廣西地區一家大型醫院,購買的柯達非晶硒DR3年時間總共更換了6塊平板探測器,可以想象到維修成本真的很高。但是如果從某些廠家一直強調的光學散射和幾何失真的問題去考慮,非晶硒DR應該是業內最理想的。畢竟非晶硅DR和CCD DR都需要碘化銫或者硫氧化釓來進行光轉換,就算是晶體也會有輕微散射現象。

tigersong

很久不上這個論壇了,還是很熱鬧嘛。
我對於非晶硒、非晶硅和CCD的評價如下,歡迎各專家拍磚。
1、非晶硒在技術理論上絕對是最好的,但是生產工藝不成熟,所以壽命短,故障率高,前置高壓和所用探測材料問題無法解決,造成圖像質量有問題,整體性能高衰減。
2、CCD不要用空間分辨率說事,日本nomi的CCD探測器分辨率已達到了4800萬,使用方面劑量高,圖像DQE低是無法避免的缺陷,另外不要以爲拐了個彎就能完全避免高能粒子流對CCD晶片不可逆的傷害。
3、非晶硅系列中trixell的最大缺陷是拼接板,瓦里安的最大缺陷是溫度影響,佳能的G系列平板是閃爍體原因和MIS技術,導致探測效率低,所以照射劑量高。
再說說自己的其他意見,一個是國產CCD的材料問題,既然樓主是做CCD產品的,應該能明白國產和進口的區別吧?現在很多無良商家看見CCD技術含量低,用些低成本的低劣材料去生產CCD探測器,把整個CCD行業的名聲搞臭了,怨誰?再說售後服務問題,雖然我是做佳能平板的,但是我也承認相比起來,佳能平板的圖像比trixell的差,但是飛利浦、西門子公司裝機完了,線對卡、對比計一測,就算完成調試,而佳能在早期均派資深影像學技術人員去醫院調試,一個部位一個部位的調圖像,少則一個星期,多則一兩個月,直到圖像質量達到使用者滿意爲止,所以現在很多佳能用戶對圖像質量相當認可。所以說事在人爲,沒有什麼特別差的,也沒有什麼特別好的,關鍵還是在於人。


最後,個人感覺,以後平板發展的趨勢早期應該還是非晶硅是主流產品,後期會慢慢偏向是一種原來紅外探傷的材料——碲鋅鉻。

碲鋅鎘,英文名稱cadmium zinc telluride,CdZnTe,簡寫爲CZT。
CZT晶體是寬禁帶II-VI族化合物半導體,可以看作是CdTe和ZnTe固溶而成。隨着Zn加入量的不同,熔點在1092到1295攝氏度之間變化。
CZT晶體被廣泛用作紅外探測器HgCdTe的外延襯底和室溫核輻射測器等。
以上部分是我從網上查的,這個東西是有次展會上和科學院物理所的科研人員聊起來的,據說對射線的敏感度是現在非晶硅的1%,不過暫時沒有投入實際商品化,還處於實驗室階段,個人感覺可能會是非晶硅的替代品。從網站上查了很久,找不到詳細的資料。

 

影像學專家

tigersong你好!首先很肯定碲鋅鎘目前的光電轉換效率無法使用在人體普通X線攝影,就算是研發出來攝影條件也高的驚人,另外日本Naomi的CCD DR是直射式的,類似於平板探測器,射線直射肯定對CCD芯片直接有損害,X射線在經過反射鏡環節後再穿過透鏡到達CCD的機率幾乎爲零,Naomi的問題不是在於其4800萬像素是否真實,而是幾千個微型攝像頭攝影如何同步採集的問題暫時解決的不太好,所以光有采集面沒有同步信息量,佳能板的圖像真的是不行,這個本身不是佳能的過錯,是硫氧化釓的問題,這不是你我的能力可以解決的。我們現在也一直在研究如何使用廉價的硫氧化釓能夠獲得碘化銫的高清晰圖像的問題。

 

於紅林

我們2003至2006年採用碲化鋅鎘研究過100微米像素尺寸的多線陣探測器,其材料的靈敏度比較高。缺點是成本貴、一致性差、面積很難作大,由於材料、加工技術均不成熟,我們忍痛拋棄,損失了幾百萬元。我們當時用的尺寸每片長20毫米*寬2.4毫米*厚1.5~5毫米。原材料主要在我國四川,國內昆明有原兵器部的研究所在研究。我們當時和美國二家公司合作,我去參觀過高溫生長、加工的過程。前年這二家都已賣掉了碲化鋅鎘部門,由於技術需要很長時間艱苦研究,資金不夠,無法堅持下去了。目前國外主要用於PET的探測器研究。我的看法是碲化鋅鎘在20年內無法用到面整探測器的DR上。以上信息供同行們參考。

根據我們的研究,樓主介紹的價格是客觀的。目前PDA或PIN與TFT均刻蝕在同一塊板上,當產量達到年產5000以上時,成品率達到90%時,用2代TFT工藝線的成本估計爲1500usd

 

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