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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-02-24 10:17
作為一種新興的CT技術(shù),光子計(jì)數(shù)CT具有高分辨率、低輻射劑量、能量成像和減少偽影等顯著優(yōu)勢,在心血管、腫瘤學(xué)、神經(jīng)成像和肌肉骨骼成像等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。盡管目前仍面臨一些挑戰(zhàn),但隨著技術(shù)進(jìn)步,有望成為未來CT市場的主流技術(shù),為臨床診斷和患者治療提供更準(zhǔn)確、更高效的支持。
一、光子計(jì)數(shù)CT優(yōu)勢
光子計(jì)數(shù)CT(PCCT)的出現(xiàn),不僅帶來了超低輻射劑量、零電子噪聲、微米級空間分辨率、多能量成像與超高定量精度,不僅能發(fā)現(xiàn)微小、隱匿性病灶,也使其從結(jié)構(gòu)成像更好的邁向功能成像,其具備以下優(yōu)勢:
1、更高空間分辨率:PCCT的像素可以更小,且沒有光橫向擴(kuò)散影響,目前可達(dá)到0.2mm1,使得光子計(jì)數(shù)CT能夠更清晰地顯示微小的解剖結(jié)構(gòu)和病變細(xì)節(jié)。
2、更高密度分辨率:PCCT不再將低能級光子和電子噪聲一起拋棄,而低能光子攜帶了圖像對比度信息,有助于提高密度分辨率和對比噪聲比,從而有更好軟組織分辨能力。
3、消除電子噪聲:PCCT通過設(shè)置閾值實(shí)現(xiàn)光子脈沖數(shù)計(jì)數(shù),每個X射線光子到達(dá)探測器后都會產(chǎn)生一個脈沖信號,當(dāng)強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)閾值才進(jìn)行計(jì)數(shù),可以消除暗電流導(dǎo)致的假計(jì)數(shù),實(shí)現(xiàn)真正意義上的零噪聲。
4、更低劑量成像:PCCT較大的X射線吸收系數(shù),加上探測器單元間沒有額外分隔層,使其幾何探測效率更佳,使低劑量成像成為可能。如傳統(tǒng)技術(shù)相比,CZT探測器能減少80%輻射劑量2。
5、更準(zhǔn)能量成像:PCCT可以測量每個入射光子的能量,并引入獨(dú)特的能量箱理念,能夠進(jìn)行更精確的多物質(zhì)圖譜,從而提高圖像的對比度和診斷準(zhǔn)確性。
6、更好臨床應(yīng)用:PCCT在心血管、腫瘤、代謝類疾病等多個領(lǐng)域的應(yīng)用中顯示出顯著優(yōu)勢,如能夠更準(zhǔn)確地評估冠狀動脈狹窄,能更早地發(fā)現(xiàn)微小腫瘤病灶。

二、光子計(jì)數(shù)CT對球管要求
必須要說的是,光子計(jì)數(shù)CT,并不等于光子計(jì)數(shù)探測器,而是一系列硬件和軟件組合。涵蓋球管、重建算法、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),等等。比如,能量積分CT探測器的物理尺寸約為0.8mm×0.8mm至1mm×1mm,常規(guī)CT球管必然無法使PCCT超小探測器單元充分發(fā)揮性能,必須要全新超小焦點(diǎn)球管匹配,對CT球管也提出了新的要求。
1.更高空間分辨率
- 超小焦點(diǎn)尺寸:為了提高成像的空間分辨率,光子計(jì)數(shù)CT需要球管具有更小的焦點(diǎn)尺寸。目前市場上的光子計(jì)數(shù)CT最小的焦點(diǎn)尺寸為0.4mm×0.5mm,有助于提高圖像的銳利度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)。隨著技術(shù)的發(fā)展和臨床使用的深入,未來焦點(diǎn)尺寸的進(jìn)一步優(yōu)化將成為 PCCT 的趨勢。然而,焦點(diǎn)尺寸的減小也意味著對球管的熱管理提出了更高要求,需要在球管壽命和圖像質(zhì)量之間找到平衡。
2.更高時間分辨率
- 超高轉(zhuǎn)速:光子計(jì)數(shù)CT對高轉(zhuǎn)速的要求與傳統(tǒng)能量積分CT無異,為了實(shí)現(xiàn)更快掃描速度和更高時間分辨率,CT球管需要承受巨大離心力(G-load),目前高端CT球管的最高轉(zhuǎn)速已達(dá)到超0.25s/r量級。
3.更高有效熱容量
- 超高熱容量:與能量積分CT類似,光子計(jì)數(shù)CT也需要球管具有更高的熱容量,以確保長時間、高負(fù)荷的工作狀態(tài)下仍能穩(wěn)定運(yùn)行,尤其是開展全身血管、多部位聯(lián)合掃描、能譜成像等高級應(yīng)用的CT。目前,業(yè)界最大熱容量球管是當(dāng)立的34MHU,已應(yīng)用到部分國產(chǎn)CT。
4.更大管電流輸出
- 超高管電流:越高端的CT,球管電流越大,極小焦點(diǎn)+超高管電流是滿足未來光子計(jì)數(shù)CT小像素高分辨率成像的必要條件,以支持快速掃描和高分辨率成像。目前市場上超高端CT球管最大管電流已經(jīng)進(jìn)入超1200mA級別。
5.更高球管穩(wěn)定性和可靠性
- 超低打火現(xiàn)象:與能量積分CT類似,光子計(jì)數(shù)CT也需球管減少打火,降低因球管打火引起的掃描中斷發(fā)生頻率,提升圖像質(zhì)量和掃描通量;此外,PCCT涉及復(fù)雜的多能譜數(shù)據(jù)采集和處理,球管更需要高穩(wěn)定性和可靠性,以確保長時間運(yùn)行而不出現(xiàn)性能下降或故障,對心臟成像或多期相增強(qiáng)掃描等連續(xù)掃描尤為重要。
6.更好高壓發(fā)生器配套
- 支持極端參數(shù):光子計(jì)數(shù)CT球管需要優(yōu)秀的配套高壓發(fā)生器以支持最大功率、最高管電流、最高轉(zhuǎn)速的極端參數(shù)要求。比如,更高的功率能產(chǎn)生更強(qiáng)的X射線,有助于成像過程中捕捉到更清晰的細(xì)節(jié)和更高的對比度。

三、綜合評價(jià)
未來10年、20年,光子計(jì)數(shù)CT一定是超高端CT,因此光子計(jì)數(shù)CT對球管的要求,一定是不低于傳統(tǒng)高端能量積分CT,如最大管電流≥1200mA,可承受機(jī)架轉(zhuǎn)速≤0.25s/r,最大功率≥120kW,有效熱容量≥30MHU;此外,還需要超小焦點(diǎn)尺寸,如0.4mm×0.5mm,未來焦點(diǎn)尺寸的進(jìn)一步優(yōu)化,以滿足探測器層厚≤0.2mm的要求,拭目以待。
參考資料:
1,西門子醫(yī)療官網(wǎng)NAEOTOM Alpha
https://www.siemens-healthineers.cn/computed-tomography/naeotom-alpha
2,醫(yī)工研習(xí)社《也許這才是更好的光子計(jì)數(shù)CT》

來源:DUNLEE當(dāng)立