Varex Z Platform – IGZO e non solo

venerdì, novembre 22, 2019

Immagine

Tuomas Holma

Product Manager, detettori radiografici

Status del mercato – L’uso dei pannelli nella diagnostica per immagini dinamica

Il detettore a schermo piatto è la soluzione standard de facto per la diagnostica per immagini radiografica dinamica (per diagnostica per immagini dinamica si intendono qui la fluoroscopia e la tomografia digitale). Nel mercato della diagnostica per immagini radiografica interventistica, la stragrande maggioranza dei sistemi si avvale di detettori a silicio amorfo (a-Si), con l’eccezione di un piccolo numero di sistemi di alto livello che hanno adottato il CMOS o detettori ibridi a-Si-CMOS1 3. Sebbene IHS Markit riporti che il 74% delle spedizioni mondiali di archi a C mobili e il 50% dei ricavi relativi ai sistemi siano ancora generati da sistemi basati su intensificatori di immagini6, una chiara maggioranza dei sistemi dei principali OEM è dotata di detettori a silicio amorfo o a CMOS2.

Negli ultimi due anni sono stati pubblicati studi di ricerca che mettono a confronto le prestazioni dei detettori a-Si e CMOS nella fluoroscopia e nella tomografia digitale. Le misurazioni di rumore nelle immagini, risoluzione spaziale, efficienza quantica di detezione (Detective Quantum Efficiency, DQE) e dose equivalente per rumore (Noise Equivalent Dose, NED) indicano un miglioramento delle prestazioni con dose ridotta per i sistemi basati su CMOS, in particolare a dosi più basse e frequenze spaziali più elevate8. Sebbene i detettori CMOS restituiscano prestazioni migliori nelle attività ad alta frequenza, gli studi citati non hanno dimostrato grandi vantaggi per quanto riguarda la visualizzazione a basso contrasto dei tessuti molli7. Pertanto, per sfruttare davvero i vantaggi della tecnologia CMOS, sarebbe opportuno utilizzare un detettore CMOS con pixel di dimensioni più piccole per attività di diagnostica per immagini come quelle in ambito neurovascolare, mentre i pixel più grandi dei detettori a-Si sono sufficienti per le attività di diagnostica per immagini in ambito cardiaco5. Nella tomografia digitale a risoluzione coincidente, i detettori a-Si e CMOS hanno dimostrato prestazioni pressoché equivalenti7.

Varex Z Platform – Progettata per la fluoroscopia e la tomografia digitale

I transistor a pellicola sottile (TFT) a base di indio gallio zinco ossido (IGZO) sono stati sviluppati nel settore degli schermi 15 anni fa. Dal momento che gli IGZO-TFT hanno 20-50 volte la mobilità degli elettroni di un a-Si, le loro dimensioni possono essere ridotte drasticamente, per cui gli schermi IGZO-TFT si dimostrano eccellenti in termini di risoluzione, risparmio energetico e funzionalità touch4. Varex Imaging è uno dei primi produttori di pannelli a introdurre la tecnologia IGZO-TFT nel mercato dei detettori. Nei pannelli, gli IGZO-TFT possono essere utilizzati per ridurre il rumore delle immagini, aumentare la sensibilità e migliorare la risoluzione. Il nostro obiettivo, tuttavia, è avvicinare quanto più possibile le prestazioni dei detettori basati su IGZO-TFT a quelle dei detettori CMOS. Stiamo pertanto lanciando una nuova serie di detettori nell’ambito di Varex Z Platform. Con questa nuova piattaforma introdurremo, insieme agli IGZO-TFT, scintillatori più luminosi, nuovi componenti elettronici di lettura e interfacce più rapide. Lo scopo degli scintillatori più luminosi è migliorare ulteriormente il rapporto segnale/rumore, mentre la nuova generazione di componenti elettronici consente un’elaborazione delle immagini on-board e frequenze dei fotogrammi più elevate.

Varex ha scelto NBASE-T e CoaXPress come opzioni di interfaccia per Z Platform. NBASE-T si riferisce a una serie di standard che consentono la trasmissione di dati a velocità fino a 10 Gbit/s attraverso un cablaggio ethernet con doppino ritorto per distanze fino a 100 metri. CoaXPress si avvale esclusivamente di cavi coassiali da 75 ohm e supporta bitrate fino a 12,5 Gbit/s per distanze fino a 30 metri. NBASE-T e CoaXPress consentono frequenze di fotogrammi eccezionali per i pannelli di Z Platform, che possono avere fino a 9 milioni di pixel.

Prospettive per il mercato dei pannelli

In qualità di principale produttore indipendente globale di detettori a schermo piatto, Varex Imaging continua a proporre ai propri clienti una gamma completa di tecnologie. Il silicio amorfo rimane una piattaforma robusta con prestazioni eccellenti e costi concorrenziali, ed è una valida scelta per la sostituzione degli intensificatori di immagini negli archi a C mobili, per esempio. La tecnologia CMOS offre risoluzione elevata, frequenze di fotogrammi rapide e prestazioni a dose ridotta, ma con un sovrapprezzo notevole. I risultati dei test sulla nuova Varex Z Platform sono estremamente promettenti. I test iniziali mostrano netti miglioramenti nelle prestazioni a dose ridotta, così come nella capacità di mantenere una buona DQE a frequenze spaziali più elevate. Riteniamo che Varex Z Platform offrirà prestazioni vicine a quelle del CMOS, ma con una prospettiva di riduzione dei costi futuri migliore.  

Varex Imaging intende lanciare una serie di prodotti Z Platform nei prossimi due anni per applicazioni di arco a C mobile, cardiovascolari e di tomografia digitale odontoiatrica. In occasione di RSNA 2019 (dicembre 1-5), Varex presenterà il detettore 3131Z da 31 x 31 cm con pixel da 100 µm, quale primo esempio della nuova piattaforma. Sarà possibile incontrarci a Chicago per discutere delle possibilità di applicazione. Saremo lieti di ascoltare pareri su come questa nuova, elettrizzante tecnologia potrà portare vantaggi a professionisti sanitari e pazienti.

Pannello IGZO 3131Z

Varex 3131Z

Riferimenti:

  1. Tabella di confronto fra i sistemi per angiografie. Imaging Technology News, ultimo aggiornamento 6 settembre 2019. https://www.itnonline.com/chart/angiography-systems
  2. Tabella di confronto fra archi a C mobili. Imaging Technology News, ultimo aggiornamento 21 agosto 2019. https://www.itnonline.com/chart/mobile-c-arms
  3. Tabella di confronto fra sistemi di diagnostica per immagini vascolari. Imaging Technology News, ultimo aggiornamento 28 febbraio 2019. https://www.itnonline.com/chart/vascular-imaging-systems
  4. IGZO. A breakthrough in display technology. Sharp Electronics Corporation. https://www.sharpsma.com/igzo
  5. D. Job, A. Ganguly, D. Vernekohl, R. Weisfield, E. Muñoz, J. Zhang, C. Tognina, and R. Colbeth, “Comparison of CMOS and amorphous silicon detectors: determining the correct selection criteria, to optimize system performance for typical imaging tasks”, Proc. SPIE 10948, Medical Imaging 2019: Physics of Medical Imaging, 109480F (3 aprile 2019); https://doi.org/10.1117/12.2513500
  6. Mobile C-arm & Mini C-arm X-ray Equipment Report – 2019. IHS Markit, 5th aprile 2019. https://technology.ihs.com/612257/mobile-c-arm-mini-c-arm-x-ray-equipment-report-2019
  7. N. M. Sheth, M. W. Jacobson, W. Zbijewski, G. Kleinszig, S. Vogt, S. Soellradl, J. Bialkowski, W. S. Anderson, C. R. Weiss, G. M. Osgood, and J. H. Siewerdsen, “Imaging performance of CMOS and a-Si:H flat-panel detectors for C-arm fluoroscopy and cone-beam CT”, Proc. SPIE 10573, Medical Imaging 2018: Physics of Medical Imaging, 105730M (9 marzo 2018); https://doi.org/10.1117/12.2293780
  8. N. M. Sheth, W. Zbijewski, M.W. Jacobson, G. Abiola, G. Kleinszig, S. Vogt, S. Soellradl, J. Bialkowski, W. S. Anderson, C. R. Weiss, G. M. Osgood, and J. H. Siewerdsen, “Mobile C‐Arm with a CMOS detector: Technical assessment of fluoroscopy and Cone‐Beam CT imaging performance”. Med. Phys., 45: 5420-5436. doi:10.1002/mp.13244
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