超频一体大功率动态高压对数字C型臂X射线机低剂量化的价值

一直以来，基于传统影像增强器X射线成像技术的C臂机因自身固有弊端，影像品质始终无法突破既有的怪圈，畸变、小画幅、大颗粒感等问题对医学影像诊断、定位造成一定阻碍。同时，曝光剂量较大，对医生和患者的安全性也产生很大隐患。随着现代医学技术的突飞猛进，更为先进的数字移动平板C型臂（骨科C臂）应运而生，无论是对骨科、创伤外科等手术中成像诊疗，还是疼痛科，医美科等精准定位，其射线的辐射剂量更低、重建图像更快、稳定快速的摆位系统，影像质量更加出色，高分辨率和高清晰度，对原始图像1:1的完美还原，既提高了诊疗精度和效率，也更好的维护了受检患者和医生的健康需求。

中华医学会放射学会荣誉主任委员、原复旦大学副校长、上海生物医学工程学会理事长冯晓源教授指出：“降低剂量、降低辐射已经成为整个社会的共识。这绝不是一个简单的技术问题和学术问题，这是社会问题。”低剂量的意义可见一斑。

因手术诊疗的特殊性，需要实时进行高频次的X射线定位成像，据调查，仅一台关节置换手术中对X线摄影的应用通常会达到10次以上。而众所周知，放射性检查会对人体造成一定的辐射伤害，无论是受检者还是主刀医生、护士都会受到影响，尤其是后者，每天要面对多台手术，多次曝光，其危害不言而喻，因此，在保证高清影像品质的前提下尽可能最大程度降低辐射剂量，保护医务工作人员和患者的健康安全，是医疗影像设备厂商研发和生产的一贯目标，这肯定也是移动C型臂X射线机未来发展的主流趋势。

研究表明，随着数字医学成像技术的不断发展，可以通过两大方面实现低剂量的突破，其一是硬件端。提升动态平板探测器和高压发生器的协同效率，使用更高X射线感光度、高敏感度的平板探测器材质，减少曝光时间， 也可提升一体化动态高压发生器的功率，使其更加稳定，高效，现有技术在5.4KW以上的已经非常难得了。其二是从图像后处理方面迭代算法，优化图像后处理系统等角度出发，在保留诊断数据有效信息和高清图像品质的前提下，不断去实现更低剂量与最佳影像兼得的目标。

目前一些领头地位的数字医学影像设备厂商利用上述高精尖成像材料和动态图像优化增强降噪技术，已经在研究移动C型臂X射线 （数字平板C臂） 图像质量优化方案已经取得了可观的成果。

智能可换帧脉冲透视可通过提升动态平板探测器和高频高压发生器之间的协同工作机制，将透视模式进行全身多部位连续动态全像素脉冲式点片，辐射与传统模式相比降低50%以上。根据透视物体不同部位的组织厚度等调节帧率，让图像更加细腻、高清。

智慧光野虚拟预同步实现在无曝光状态下，对照射视野的调整，减少辐射面积，进而避免非必要的射线辐射，最大程度保证患者和医生的安全。

Cstar系列设备的智慧医学图像增强处理主要通过对源图像进行增强、降噪、锐化和信号分析处理， 将原本模糊的图像变得清晰或对动态图像进行实时参数、帧率调整，从而实现画面的均匀透视，无论拍摄部位组织密度厚度大小，都可以智慧识别出最优参数，改善图像质量、丰富信息源数据量， 加强图像判读和识别效果。

金属伪影识别消除技术

采用动态平板探测器成像技术的数字平板C臂机 （美诺瓦Cstar S1) 和X射线专用人体体模作为研究材料，选用设备提供的iMD金属伪影消除技术，iBS智慧轮廓识别等技术，多频段进行医学图像的动态处理和基于WIFI6+物联网的即时同步曝光，发现其ABS均衡组织参数，BIT灰度补偿值、降噪增强和锐化效果等均能够在不同部位、不同条件、不同程度地改善低剂量摄影图像存在的问题， 从而提高图像对比度、噪声比、实现图像品质高清化的目的。

智能多维激光定位系统

不仅如此，美诺瓦Cstar S1数字平板C臂配备的全新自研动态平板探测器，拥有iFP智慧动态同步曝光技术，能够确保探测器采集频率和超频高压曝光脉宽的实时同步，进一步将无效暗电流带来的噪声影响消除掉，提升成像质量，即便是低剂量透视模式下的画面也能够满足临床诊断的需求。

据了解该技术仅掌握在少数具有自主研发核心技术的厂家手中，其主要原因是配件与原厂图像算法处理系统很难协调一致，联合开发难度大，只有真正同时掌握动态探测器和动态超频高压发生器核心技术的厂家才能将该技术应用在临床诊疗过程中。

此外，随着动态超频高压发生器的进一步发展，低剂量化X线摄影有望迎来更大的突破。由美诺瓦医疗首席科学家方博士领导的研发团队在经过3年探索后，突破数字小C设备对一体化高压发生器超频整流和极值滤波效率的技术壁垒，将逆变频率提升到200khz，同时将高压功率提升到5.4KW以上（业界普遍为≤5KW），有效提高了平板探测器成像效率，降低曝光时间，提升动态透视拍摄的稳定性，逆变频率越大，产生的高压越稳定，X射线的能量越稳定，图像质量越高，医生临床手术拍摄就更加得心应手。

另一方面，包括英国剑桥大学、美国宾夕法尼亚大学、德国海德堡大学等几个团队也在该领域研究上取得了诸多重要研究成果，为超频动态高压技术应用奠定了坚实基础。相信随着该领域技术的不断攻关，基于超频动态高压的低剂量数字平板C臂或将广泛应用在医疗领域。