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如今，雖然數(shù)字化X射線系統(tǒng)正引領(lǐng)趨勢，但對于許多使用者而言，它仍然太過昂貴。降低數(shù)字化探測器的成本是改變這一局面的方法之一。由歐盟資助的DiCoMo項(xiàng)目將能助力實(shí)現(xiàn)這一突破，而西門子在該項(xiàng)目中扮演了協(xié)調(diào)人的角色。

在X射線成像領(lǐng)域內(nèi)，數(shù)字化設(shè)備正引領(lǐng)趨勢。但是，對發(fā)展中國家和新興市場而言，這些設(shè)備通常太過昂貴，因此這些地區(qū)仍然普遍使用X射線膠片。降低數(shù)字化探測器的成本將使新興市場和發(fā)展中國家也能使用數(shù)字化設(shè)備，而HOP-X（支持碼：13N12377）項(xiàng)目研究成果有望助力實(shí)現(xiàn)這一突破。在這個(gè)由德國資助的項(xiàng)目中，西門子、默克、萊布尼茨新材料研究所和CAN股份有限公司花了三年時(shí)間進(jìn)行材料和生產(chǎn)過程的研究，旨在改進(jìn)探測器并降低其成本。

“我們的研究成果非常喜人。它令我們獲得了新的資助來進(jìn)一步開發(fā)這些產(chǎn)品，使其能夠投入實(shí)際應(yīng)用中。”有機(jī)電子元件專家Oliver Schmidt和Sandro Tedde表示。他們從項(xiàng)目最初就參與其中，一開始是為西門子中央研究院服務(wù)，現(xiàn)在則為西門子醫(yī)療業(yè)務(wù)服務(wù)。除了HOP-X項(xiàng)目之外，他們還參與協(xié)調(diào)由歐盟資助的新DiCoMo項(xiàng)目(在金屬氧化物背板上的直接轉(zhuǎn)換混合有機(jī)X射線探測器，支持碼： 643920)。

掃描電子顯微鏡下的圖像傳感器元件截面圖。吸光聚合物在此顯示為暗區(qū)，嵌入的閃爍體材料顯示為亮區(qū)。實(shí)際圖像寬度約25微米。

細(xì)節(jié)更豐富
目前的數(shù)字化X射線探測器主要由一個(gè)厚閃爍體層組成。閃爍體層能夠?qū)射線轉(zhuǎn)換成可見光，在它下方則是一個(gè)將可見光轉(zhuǎn)換成電信號的圖像傳感器。這些探測器不僅制造成本高昂，而且還有一個(gè)缺點(diǎn)，即可見光在穿過閃爍體層時(shí)會(huì)擊中圖像傳感器上的大量像素。“它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的點(diǎn)。”Tedde表示，“這也使我們流失掉一些X射線中已有的細(xì)節(jié)信息。”HOP-X項(xiàng)目開發(fā)的解決方案令這個(gè)問題不復(fù)存在。在這個(gè)解決方案中，閃爍體材料就如葡萄干面包中的葡萄干一樣嵌入在由吸光聚合物構(gòu)成的閃爍體層中，這使得可見光無法四散傳播。實(shí)際上，現(xiàn)在圖像傳感器上的光斑甚至比像素更小。

此外，項(xiàng)目還開發(fā)了用于生產(chǎn)新探測器的低成本程序。Schmidt解釋道，“這就像燒制陶瓷一樣。雖然無需像燒制陶瓷一樣使用高溫，但是具有所需特性的粉末混合物將被壓到致密層上。吸光聚合物很容易融化，因此僅需少量熱量和壓力就可形成沒有氣孔的閃爍體層。也正因此，這個(gè)過程被稱為‘軟燒結(jié)’。”雖然這個(gè)過程已經(jīng)獲得了，但它仍然是一個(gè)全新的領(lǐng)域，研發(fā)人員還必須找到一個(gè)用于生產(chǎn)大型圖像傳感器的技術(shù)解決方案，而這也正是新的DiCoMo項(xiàng)目需要獻(xiàn)策獻(xiàn)計(jì)的領(lǐng)域。“我相信我們在未來三年內(nèi)將尋得一個(gè)解決方案。”Schmidt表示，“與HOP-X項(xiàng)目相同，我們在這個(gè)項(xiàng)目上也正與合作伙伴攜手合作。”

宏大目標(biāo)
然而，DiCoMo不僅專注于改進(jìn)生產(chǎn)過程。“圖像傳感器依靠一個(gè)薄膜晶體管矩陣，該矩陣能夠增強(qiáng)并傳遞來自傳感器的電信號。”Tedde解釋道，“這個(gè)矩陣也需要作進(jìn)一步的改進(jìn)。其目標(biāo)是使探測器不僅能顯示更多細(xì)節(jié)、降低制造成本，而且還能在成像時(shí)產(chǎn)生更低的輻射。這將令患者受益良多，因?yàn)樗苓M(jìn)一步降低其承受的輻射量。”由西門子、巴斯夫瑞士、比利時(shí)微電子研究中心、荷蘭研究公司TNO、比利時(shí)芯片設(shè)計(jì)公司ICsense NV和意大利專業(yè)仿真公司MorphwiZe組成的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，自1月份以來一直致力于進(jìn)行相關(guān)的開發(fā)工作。