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11月18日西門子醫(yī)療舉行了新聞發(fā)布會(huì)，介紹了全球首臺(tái)光子計(jì)數(shù)計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)NAEOTOM Alpha。

 

在發(fā)布會(huì)上西門子醫(yī)療多次提到這一產(chǎn)品將重新定義計(jì)算機(jī)斷層掃描。

 

9月30日，這款光子計(jì)數(shù)CT 獲得了FDA批準(zhǔn)，F(xiàn)DA表示這是CT領(lǐng)域近十年來首次取得的重大技術(shù)進(jìn)展 。

 

與傳統(tǒng)CT系統(tǒng)中將X射線轉(zhuǎn)換為圖像的兩步過程不同，光子計(jì)數(shù)技術(shù)采用了一步轉(zhuǎn)換過程,由X 射線光子直接轉(zhuǎn)換為電流，然后生成醫(yī)療圖像。

 

依靠這項(xiàng)新技術(shù)，能夠分別評(píng)估每個(gè)光子和任何一個(gè)光子的能量水平，最大程度的還原物質(zhì)的本真，被認(rèn)為是CT未來的發(fā)展方向。

 

這一技術(shù)歷經(jīng)西門子醫(yī)療15 年的研發(fā)終于進(jìn)入了市場(chǎng)。

 

01、革命性的探測(cè)器

 

探測(cè)器是CT當(dāng)中一個(gè)重要的原件，探測(cè)器就相當(dāng)于CT的眼睛，它得到信息之后，再通過各種數(shù)學(xué)、物理運(yùn)算，重建出醫(yī)學(xué)圖像。

 

2005年以后探測(cè)器領(lǐng)域就沒有大的變化。探測(cè)器的材質(zhì)閃爍晶體從1995年以后就一直被沿用，也就意味著成像的分辨率不可能進(jìn)一步提高，放射劑量也不可能再低了。

 

為了突破這一瓶頸西門子在光子計(jì)數(shù)探測(cè)器中使用了碲化鎘晶體，通過碲化鎘晶體制成的半導(dǎo)體探測(cè)器有一個(gè)特質(zhì)，X光打在上面，不需要轉(zhuǎn)化能夠直接變成電信號(hào)。

 

這種晶體的生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境要求很高，實(shí)驗(yàn)室要達(dá)到絕對(duì)無塵室的等級(jí)，才能保證晶體的絕對(duì)純度及性能。

 

從 2011 年開始，西門子醫(yī)療與日本 Acrorad公司建立了密切的合作伙伴關(guān)系，成為了 Acrorad 的大股東。Acrorad是世界上為數(shù)不多的掌握了最高質(zhì)量晶體生長(zhǎng)技術(shù)的公司之一。

 

西門子醫(yī)療在Forchheim地區(qū)，建立了一個(gè)由 Christian Schröter 博士領(lǐng)導(dǎo)的專門實(shí)驗(yàn)室——“晶體中心”來開發(fā)新型晶體，在那里生長(zhǎng)的碲化鎘具有 99.9999 的純度百分比。

 

西門子醫(yī)療是目前業(yè)界唯一一家能生產(chǎn)這類半導(dǎo)體探測(cè)器的企業(yè)，設(shè)計(jì)了制備碲化鎘晶體完整的工藝流程。

 

自然界中，碲化鎘需要三百萬年才能生成，在西門子醫(yī)療的探測(cè)器實(shí)驗(yàn)室中只需要三個(gè)月內(nèi)就可以生長(zhǎng)出純凈的晶體。

 

02、性能的卓越提升

 

革命性的探測(cè)器也帶來了CT性能的卓越提升。

 

更高的劑量效率

 

隨著探測(cè)器信號(hào)轉(zhuǎn)換這一步被移除，光子計(jì)數(shù)CT也達(dá)到了更高的劑量效率，X光的轉(zhuǎn)化效率由以前的大約60%到70%，到現(xiàn)在可以達(dá)到90%多。

 

它也能夠消除探測(cè)器和圖像鏈中的電子噪音，使輻射劑量減少高達(dá)50%。

 

精確的能量分析

 

新的半導(dǎo)體可以區(qū)分X光的能量。因?yàn)閄光具有混合的能量，以前的探測(cè)器，特別難區(qū)分這個(gè)能量，而碲化鎘可以把能量級(jí)別區(qū)分出來，同時(shí)精確計(jì)算出光子的數(shù)量。對(duì)CT能量學(xué)的研究有明顯的提高。

 

將每個(gè)入射的光子作為一個(gè)獨(dú)立的事件分析，能夠?qū)⒎浅捘茏V的X射線分能區(qū)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并判斷其所屬的能量區(qū)間，因而具有能譜分辨能力，實(shí)現(xiàn)了多能譜成像，該技術(shù)被認(rèn)為是未來X射線成像領(lǐng)域的發(fā)展方向。

 

超高的分辨精度

 

傳統(tǒng)的探測(cè)器像素都是靠人為切割出來的，一般能做到0.8mm*0.8mm，它的物理特性決定這一分辨精度不能再小了。影像展現(xiàn)的病灶細(xì)節(jié)，也就只能在1個(gè)毫米左右。

 

而半導(dǎo)體探測(cè)器，不是靠物理的分割了，可以人為定義像素，像素相比之前至少縮小10倍，比如以前可以分辨1平方毫米，現(xiàn)在就可以分辨出0.1毫米。并且探測(cè)器像素之間不需要額外的隔板以避免閃爍探測(cè)器固有的光學(xué)串?dāng)_。

 

最令人興奮的心臟應(yīng)用

 

西門子醫(yī)療認(rèn)為，光子計(jì)數(shù)CT將在廣泛的臨床應(yīng)用中受益，尤其在心臟病影像的突破是最令人興奮的。

 

公司高管指出，有15% 到 30% 的冠心病患者由于冠狀動(dòng)脈鈣化而無法直接完成CT檢查。

 

NAEOTOM Alpha的PURE Lumen能夠基于圖像的光譜信息創(chuàng)建虛擬的無鈣圖像，使動(dòng)脈高度鈣化否認(rèn)患者也能進(jìn)行冠狀動(dòng)脈CTA檢查。

 

同時(shí)NAEOTOM Alpha 是一種雙源 CT 掃描儀，旋轉(zhuǎn)速度為 250 毫秒，時(shí)間分辨率為 66 毫秒，足以支持掃描任何心率的患者。

 

另外西門子還強(qiáng)調(diào)了該系統(tǒng)在腫瘤學(xué)和肺科方面的效用。

 

除了形態(tài)學(xué)的進(jìn)展之外，NAEOTOM Alpha 還提供了一種簡(jiǎn)單的方法來獲取定量信息。將所有必要的信息采集合并到一次掃描中，實(shí)現(xiàn)診斷路徑的智能導(dǎo)航。

 

03、CT發(fā)展的新階段

 

在1990年推出螺旋CT、2004年推出寬探測(cè)器CT、2005年推出雙源CT、2013年推出雙層CT探測(cè)器后，CT技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了趨近飽和的狀態(tài)，而光子計(jì)數(shù)CT的出現(xiàn)標(biāo)志著計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)了又一個(gè)巨大飛躍。

 

有了光子計(jì)數(shù)CT患者拍片的舒適度、速度都會(huì)有所改善，高質(zhì)量的影像可以提高檢出效率，減少患者的輻射暴露，和造影劑的劑量。

 

在超過 15 年的光子計(jì)數(shù) CT 研究中，西門子醫(yī)療已申請(qǐng)了 500 多項(xiàng)與該技術(shù)相關(guān)的專利，并與臨床密切合作以測(cè)試和驗(yàn)證CT的臨床能力。多年來，已經(jīng)對(duì)六個(gè)原型機(jī)進(jìn)行了評(píng)估和改進(jìn)。

 

2021 年，該公司推出了世界上第一臺(tái)光子計(jì)數(shù) CT ，目前已經(jīng)部署了 20 多個(gè)系統(tǒng)，掃描了 8,000 多名患者。憑借 250 毫秒的轉(zhuǎn)速和雙源探測(cè)器，NAEOTOM Alpha 不僅是市場(chǎng)上第一個(gè)光子計(jì)數(shù) CT 系統(tǒng)，而且還是一款非常強(qiáng)大、快速和精確的 CT 掃描儀。

 

西門子的客戶這樣評(píng)價(jià)：未來，每臺(tái)CT都將是光子計(jì)數(shù)CT。

 

這一技術(shù)能否真正普及？讓我們拭目以待！