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如今，雖然數(shù)字化X射線系統(tǒng)正引領趨勢，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項目將能助力實現(xiàn)這一突破，而西門子在該項目中扮演了協(xié)調(diào)人的角色。

在X射線成像領域內(nèi)，數(shù)字化設備正引領趨勢。但是，對發(fā)展中國家和新興市場而言，這些設備通常太過昂貴，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)字化設備，而HOP-X（支持碼：13N12377）項目研究成果有望助力實現(xiàn)這一突破。在這個由德國資助的項目中，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間進行材料和生產(chǎn)過程的研究，旨在改進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一步開發(fā)這些產(chǎn)品，使其能夠投入實際應用中。”有機電子元件專家Oliver Schmidt和Sandro Tedde表示。他們從項目最初就參與其中，一開始是為西門子中央研究院服務，現(xiàn)在則為西門子醫(yī)療業(yè)務服務。除了HOP-X項目之外，他們還參與協(xié)調(diào)由歐盟資助的新DiCoMo項目(在金屬氧化物背板上的直接轉換混合有機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)。實際圖像寬度約25微米。

細節(jié)更豐富
目前的數(shù)字化X射線探測器主要由一個厚閃爍體層組成。閃爍體層能夠將X射線轉換成可見光，在它下方則是一個將可見光轉換成電信號的圖像傳感器。這些探測器不僅制造成本高昂，而且還有一個缺點，即可見光在穿過閃爍體層時會擊中圖像傳感器上的大量像素。“它會產(chǎn)生一個很大的點。”Tedde表示，“這也使我們流失掉一些X射線中已有的細節(jié)信息。”HOP-X項目開發(fā)的解決方案令這個問題不復存在。在這個解決方案中，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成的閃爍體層中，這使得可見光無法四散傳播。實際上，現(xiàn)在圖像傳感器上的光斑甚至比像素更小。

此外，項目還開發(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，這個過程被稱為‘軟燒結’。”雖然這個過程已經(jīng)獲得了，但它仍然是一個全新的領域，研發(fā)人員還必須找到一個用于生產(chǎn)大型圖像傳感器的技術解決方案，而這也正是新的DiCoMo項目需要獻策獻計的領域。“我相信我們在未來三年內(nèi)將尋得一個解決方案。”Schmidt表示，“與HOP-X項目相同，我們在這個項目上也正與合作伙伴攜手合作。”

宏大目標
然而，DiCoMo不僅專注于改進生產(chǎn)過程。“圖像傳感器依靠一個薄膜晶體管矩陣，該矩陣能夠增強并傳遞來自傳感器的電信號。”Tedde解釋道，“這個矩陣也需要作進一步的改進。其目標是使探測器不僅能顯示更多細節(jié)、降低制造成本，而且還能在成像時產(chǎn)生更低的輻射。這將令患者受益良多，因為它能進一步降低其承受的輻射量。”由西門子、巴斯夫瑞士、比利時微電子研究中心、荷蘭研究公司TNO、比利時芯片設計公司ICsense NV和意大利專業(yè)仿真公司MorphwiZe組成的項目團隊，自1月份以來一直致力于進行相關的開發(fā)工作。