万睿视 Z 平台——不仅仅是 IGZO

2019 年 11 月 22 日, 星期五

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Tuomas Holma

X 射线探测器产品经理

市场状态 - 动态成像中的平板

平板探测器是动态 X 射线成像的实际标准解决方案(在这里,动态成像是指透视和锥束计算机断层扫描成像)。在介入科 X 射线成像市场中,绝大多数系统都使用非晶硅(a-Si)探测器,仅有少数高端系统例外,采用 CMOS(互补金属氧化物半导体) 或 a-Si-CMOS 混合探测器1 3。虽然 IHS Markit 报道称,全球移动式 C 型臂的 74% 的出货量和 50% 的系统收入仍源于以 Image Intensifier 为基础的系统6,然而最大的原始设备制造商提供的大多数系统都装有非晶硅或互补金属氧化物半导体探测器2

在过去的两年中,一些已发表的研究论文对 a-Si 和互补金属氧化物半导体探测器在透视和锥束计算机断层扫描成像中的性能进行了比较。测量图像噪声、空间分辨率、检测量子效率(DQE)和噪声当量剂量(NED)的结果表明基于互补金属氧化物半导体的系统提高了低剂量性能,在较低剂量和较高空间频率的情况下尤其如此8。虽然互补金属氧化物半导体探测器在高频任务中带来性能优势,但是这些研究并未显示出在低对比度软组织可视化方面的显著优势7。所以,要真正地充分利用互补金属氧化物半导体技术的优势,较小的像素大小的互补金属氧化物半导体探测器应该应用于神经血管成像等任务,而较大的 a-Si 像素可以胜任完成与心脏成像相关的成像任务5。在匹配的分辨率的锥束计算机断层扫描成像中,a-Si 和互补金属氧化物半导体探测器的性能大体上是等同的7

万睿视 Z 平台——旨在为透视和锥束计算机断层扫描成像的设计

15 年前,基于铟镓锌氧化物(IGZO)的薄膜晶体管(TFT)已经开发面世了。鉴于 IGZO-TFT 的电子迁移是 a-Si 的 20 到 50 倍,可以大举实现 TFT 的小型化,正因如此,IGZO-TFT 显示器在分辨率、节能和触摸功能方面表现良好4。万睿视影像是率先将 IGZO-TFT 技术引入探测器市场的平板制造商之一。在平板显示器中,IGZO-TFT 可用于降低图像噪声,提高灵敏度,并提高分辨率。然而我们的目标是使基于 IGZO-TFT 的探测器的性能尽可能接近互补金属氧化物半导体。正因如此,我们将在万睿视 Z 平台系列中推出一系列崭新的探测器。借助这个新平台,我们在推出 IGZO-TFT 的同时,还将提供更亮的闪烁体、新的读取电子设备和更快的界面。更亮的闪烁体的目的是进一步改善信噪比,而新一代电子设备可启用板载影像处理和更高的帧速率。

万睿视选择了 NBASE-T 和 CoaXPress 作为 Z 平台的界面选择。NBASE-T 指的是一系列标准。根据此标准,可通过一对双绞线以太网电缆以高达 10 Gbit/s 的速度传输数据到长达 100 米的距离。CoaXPress 使用 75 ohm 同轴电缆,并在长达 30 米的距离内支持高达 12.5 Gbit/s 的比特率。NBASE-T 和 CoaXPress 为 Z 平台面板提供了超凡的帧速率,高达 900 万像素。

平板市场展望

作为平板探测器的全球最大独立制造商,万睿视影像将继续为其客户提供广泛的技术。非晶硅仍是一个具有出色性能和优势成本的强大平台,比如说,它是替换移动式 C 型臂中 Image Intensifier 的最佳选择。互补金属氧化物半导体技术可提供高分辨率、快捷的帧速率和低剂量性能,但同时也拥有显著的成本优势。新的万睿视 Z 平台的测试结果非常乐观。最初的测试不仅表明低剂量时的性能有明显的提高,而且在较高的空间频率下依旧保持良好的 DQE。我们相信万睿视 Z 平台将会推出像互补金属氧化物半导体的性能,而且将在未来有更好的降低成本的途径。

万睿视影像计划在未来两年内发布一系列的 Z 平台产品,用于移动式 C 型臂、心血管和牙科的锥束计算机断层扫描成像应用。在 2019 年的 RSNA 中(12 月 1-5 日),作为新平台的第一个示例,万睿视将展示其 31 x 31 cm,100 µm 像素大小的 3131Z 探测器。到芝加哥来与我们探讨您的应用。我们非常乐意听取您的见解,了解这项振奋人心的新技术应如何使医疗保健专业人员和患者最终受益。

3131Z IGZO 平板

万睿视 3131Z

参考资料:

  1. 血管造影系统比较表。成像技术新闻,最近更新于 2019 年 9 月 月 6 日。https://www.itnonline.com/chart/angiography-systems
  2. 移动式 C 型臂比较表。成像技术新闻,最近更新于 2019 年 8 月 月 21 日。https://www.itnonline.com/chart/mobile-c-arms
  3. 血管影像系统比较表。成像技术新闻,最近更新于 2019 年 2 月 月 28 日。 https://www.itnonline.com/chart/vascular-imaging-systems
  4. IGZO。突破性显示技术。夏普电子公司。 https://www.sharpsma.com/igzo
  5. D. Job,A. Ganguly,D. Vernekohl,R. Weisfield,E.Muñoz,J. Zhang,C.Tognina 和 R. Colbeth,“ 互补金属氧化物半导体和非晶硅探测器的比较:确定正确的选择标准,以优化典型成像任务的系统性能”,Proc. SPIE 10948,医学成像 2019:医学成像物理 109480F (3 2019 年 4 月);https://doi.org/10.1117/12.2513500
  6. 2019 年移动式 C 型臂和微型 C 型臂 X 射线设备报告。IHS Markit,2019 年 4 月 月 5 日。https://technology.ihs.com/612257/mobile-c-arm-mini-c-arm-x-ray-equipment-report-2019
  7. N. M. Sheth,M. W. Jacobson,W. Zbijewski,G. Kleinszig,S. Vogt,S. Soellradl,J. Bialkowski,W. S. Anderson,C. R. Weiss,G. M. Osgood, 和 J. H. Siewerdsen,“互补金属氧化物半导体和 a-Si 的成像性能:用于 C 型臂透视和锥束计算机断层扫描成像的平板探测器”,Proc. SPIE 10573,2018 年医学成像:医学成像物理,105730M (9 2018 年 3 月);https://doi.org/10.1117/12.2293780
  8. N. M. Sheth,W. Zbijewski,M.W. Jacobson,G. Abiola,G. Kleinszig, S. Vogt, S. Soellradl, J. Bialkowski,W. S. Anderson,C. R. Weiss,G. M. Osgood,和 J. H. Siewerdsen,“采用互补金属氧化物半导体探测器的移动式 C 型臂:荧光透视和锥束计算机断层扫描成像成像性能的技术评估”。Med. Phys., 45: 5420-5436. doi:10.1002/mp.13244
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