EMCCD-Based High Resolution Dynamic X-Ray Detector for Neurovascular Interventions

基于EMCCD的神经血管介入高分辨率动态X射线探测器

引用

Sharma, P.、Vasan, S. N. S.、Jain, A.、Panse, A.、Titus, A. H.、Cartwright, A. N.、Bednarek, D. R. 和 Rudin, S. (2011)。基于 EMCCD 的高分辨率动态 X 射线探测器，用于神经血管介入治疗。IEEE 医学与生物学工程学会会议论文集，2011 年，7787–7790 页。 doi:10.1109/IEMBS.2011.6091919

关键词

  • 电子倍增电荷耦合器件 (EMCCD)
  • X 射线探测器
  • 神经血管介入
  • 高分辨率
  • 光纤板 (FOP)
  • 闪烁体（具体为 CsI(TI) - 碘化铯）
  • 光纤锥 (FOT)
  • 倍增增益
  • 量子效率
  • 线性度
  • 冷却

简介

本文设计并开发了一种基于 EMCCD 的高分辨率神经血管 X 射线探测器。

摘要

这篇发表于 2011 年 IEEE 医学与生物学工程学会会议论文集的文章，介绍了一种用于神经血管介入的高分辨率动态 X 射线探测器的设计和开发。作者 Sharma、Vasan、Jain、Panse、Titus、Cartwright、Bednarek 和 Rudin 强调了这些手术中对高分辨率、高速度和高灵敏度成像系统的需求。他们指出了现有 X 射线成像系统的局限性，例如 X 射线像增强器 (XII) 的图像失真以及 XII 和平板探测器 (FPD) 的空间分辨率有限。
作者开发了一种利用电子倍增电荷耦合器件 (EMCCD) 的新型探测器来解决这些局限性。该探测器原型在 15 帧/秒的帧率下拥有 9 周期/毫米的分辨率，并能以 30 帧/秒的帧率捕获实时视频。

关键组件包括：

  • EMCCD 传感器：这款背照式传感器具有高量子效率，并配备一个倍增寄存器级，可在信号到达输出放大器之前对其进行放大，从而提高信噪比。
  • CsI(TI)闪烁体：该组件将入射的X射线光子转换为可见光子，其发射光谱与EMCCD传感器的灵敏度非常接近。
  • 光纤组件：光纤板和锥形光纤将可见光子从闪烁体传输到EMCCD，从而增加有效像素尺寸，从而更好地显示微小的血管神经结构。

探测器的电子元件包括用于驱动EMCCD的模拟前端(AFE)板和用于为AFE生成时钟的FPGA板。数据采集由CameraLink图像采集板和软件平台LabVIEW负责。

测试表明，基于EMCCD的探测器具有以下优势：

  • 高分辨率：分辨率达到9周/毫米，超越了传统XII和FPD的性能。
  • 线性度：显示输入X射线光子与输出信号之间的线性关系。
  • 可变倍增增益：允许信号放大并提高图像质量，尤其适用于显示支架等微小的血管神经结构。
  • 无二次量子汇：确保系统受X射线量子限制，最大限度地减少患者不必要的辐射暴露。

作者最后强调了该探测器适用于神经血管内成像，并指出了目前正在努力使用一系列EMCCD模块来扩大视野（FOV），以实现更广泛的临床应用。

来源：https://europepmc.org/backend/ptpmcrender.fcgi?accid=PMC3404466&blobtype=pdf

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