평판 디지털 X-ray 검출기의 개발과 성능 평가에 관한 연구

active matrix flat-panel digital x-ray detector system and Imaging performance"> Development of $14"{\times}8.5"$ active matrix flat-panel digital x-ray detector system and Imaging performance

의료영상 분야에서의 디지털화가 시도되면서부터 평판형 디지털 영상검출기가 일반촬영 및 투시영상을 비롯한 다양한 영상 획득 장치에의 적용을 위해 꾸준히 연구, 개발되어져 왔다. 본 연구는 비정질 셀레늄을 이용한 디지털 방사선 검출기를 통해 획득된 영상의 평가를 통해 순수 국내 기술로 개발중인 디지털 방사선 검출기의 임상 사용여부를 확인하고, 영상평가의 주요인자인 modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), and detective quantum efficiency (DQE) 이용하여 정량적인 값을 도출함으로써 의료영상평가에 필요한 측정 방법 및 그 기초 자료의 제공을 그 목적으로 한다. 비정질 셀레늄을 이용한 디지털 방사선 검출기는 pixel pitch가 $139\;{\mu}m$이며, 전체 active area은 $14{\times}8.5\;inch^2$, 전체 pixel의 수는 3.9백만개이다. 디지털 X-선 검출기에서 광도전체로서 비정질 셀레늄은 TFT 평판 패널 위에 진공 증착된다. 비정질 셀레늄의 두께는 $500\;{\mu}m$이다. 디지털 방사선 검출기의 성능을 평가하기 위해 민감도, 선형성, MTF, NPS, 그리고 DQE가 측정되었다. 선형성 평가에서는 뛰어난 선형성[($r^2$)=0.9693]을 보였다. 측정된 민감도는 인가전압 $10\;V/{\mu}m$에서 $4.16{\times}10^6\;ehp/pixel{\cdot}mR$이며, MTF는 2.5\;lp/mm에서 52%이다. 그리고 DQE는 1.5\;lp/mm에서 75%이다. 본 연구를 통해 영상평가 측정 기술의 기본적 토대를 마련하고, 측정된 값은 국내 기술로 개발중인 비정질 셀레늄을 이용한 직접방식의 디지털 방사선 검출기의 임상적 사용가치가 충분함을 뒷받침할 수 있는 기초 자료로서 제공될 수 있을 것으로 판단된다.

Digital radiographic systems based on solid-state detectors, commonly referred to as flat-panel detectors, are gaining popularity in clinical practice. Large area, flat panel solid state detectors are being investigated for digital radiography. The purpose of this work was to evaluate the active matrix flat panel digital x-ray detectors in terms of their modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), and detective quantum efficiency (DQE). In this paper, development and evaluation of a selenium-based flat-panel digital x-ray detector are described. The prototype detector has a pixel pitch of $139\;{\mu}m$ and a total active imaging area of $14{\times}8.5\;inch^2$, giving a total 3.9 million pixels. This detector include a x-ray imaging layer of amorphous selenium as a photoconductor which is evaporated in vacuum state on a TFT flat panel, to make signals in proportion to incident x-ray. The film thickness was about $500\;{\mu}m$. To evaluate the imaging performance of the digital radiography(DR) system developed in our group, sensitivity, linearity, the modulation transfer function(MTF), noise power spectrum (NPS) and detective quantum efficiency(DQE) of detector was measured. The measured sensitivity was $4.16{\times}10^6\;ehp/pixel{\cdot}mR$ at the bias field of $10\;V/{\mu}m$ : The beam condition was 41.9\;KeV. Measured MTF at 2.5\;lp/mm was 52%, and the DQE at 1.5\;lp/mm was 75%. And the excellent linearity was showed where the coefficient of determination ($r^2$) is 0.9693.