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近日，西門子醫(yī)療全球首款光子計(jì)數(shù)CT（以下簡稱“光子計(jì)數(shù)CT”）在瑞金醫(yī)院正式投入運(yùn)行，為患者疾病的早期、精準(zhǔn)診斷帶來機(jī)遇。

西門子醫(yī)療光子計(jì)數(shù)CT首次將碲化鎘（CdTe）這種新型半導(dǎo)體作為光子計(jì)數(shù)CT探測器的材料，使得X線劑量效率得到成倍提升，實(shí)現(xiàn)了CT檢查輻射劑量大幅降低，空間分辨率提升、達(dá)到微米級(jí)，提高了圖像質(zhì)量，為疾病的“早診早治”提供了新的利器。

據(jù)了解，瑞金醫(yī)院作為國內(nèi)首批使用光子計(jì)數(shù)CT的單位，在前期臨床測試階段已經(jīng)積累了一定的使用經(jīng)驗(yàn)，并且開展了多個(gè)體模研究和臨床病例的初步研究。此外，隨著光子計(jì)數(shù)CT在瑞金醫(yī)院放射科正式投入運(yùn)行，基于該設(shè)備的系列科學(xué)研究也在同步開展，其中包括基于光子計(jì)數(shù)CT的“一站式”多病種篩查的臨床應(yīng)用、光子計(jì)數(shù)CT極低劑量的肺CT檢查等。

公開信息顯示，2022年2月，西門子醫(yī)療的光子計(jì)數(shù)CT NAEOTOM Alpha產(chǎn)品正式獲得進(jìn)入創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序的批準(zhǔn)；2023年10月，該產(chǎn)品正式在中國獲得上市批準(zhǔn)。此外，該產(chǎn)品曾亮相于第五屆、第六屆進(jìn)博會(huì)。

01

全球首款光子計(jì)數(shù)CT

落戶瑞金醫(yī)院

當(dāng)前，CT已經(jīng)成為醫(yī)療機(jī)構(gòu)里常用的檢查設(shè)備。由于傳統(tǒng)CT采用的固體閃爍晶體探測器是通過間接轉(zhuǎn)換的方式獲得圖像，因此目前的CT技術(shù)仍然面臨著諸如探測器像素尺寸存在物理極限，從而影響著空間分辨率；不同的掃描參數(shù)給CT定量一致性帶來挑戰(zhàn)等不同局限。

而光子計(jì)數(shù)CT變革式改進(jìn)了傳統(tǒng)CT的成像方式。

與現(xiàn)有CT不同的是，光子計(jì)數(shù)CT可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)X線光子檢測，并對記錄的脈沖信號(hào)進(jìn)行分析，可以獲知X線光子的能量范圍，其檢測靈敏度會(huì)有大幅的提升。此外，光子計(jì)數(shù)CT可消除電子噪聲，即使在極低輻射劑量下或肥胖患者的CT檢查中，光子計(jì)數(shù)CT也將擁有比傳統(tǒng)設(shè)備更低的圖像噪聲、更少的條紋偽影和更穩(wěn)定的CT值，使CT檢查更準(zhǔn)確、更安全，拓寬了CT臨床應(yīng)用。

與此同時(shí)，光子計(jì)數(shù)CT掃描的輻射劑量也將會(huì)大幅降低。

“使用光子計(jì)數(shù)CT進(jìn)行檢查，一次肺部CT平掃的輻射劑量大約為0.03msv，相當(dāng)于吃了200根香蕉所受到的輻射劑量。一次鼻竇掃描的輻射劑量大約為0.001 mSv，相當(dāng)于曬了兩個(gè)小時(shí)太陽，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于每個(gè)人每年平均接受的天然輻射劑量——2.4mSv。”瑞金醫(yī)院放射科主任嚴(yán)福華表示，隨著科技的不斷進(jìn)步，CT掃描的輻射劑量大幅降低的同時(shí)，保證了優(yōu)良的圖像質(zhì)量，讓放射診斷真正做到了看得清、看得準(zhǔn)、看得全、安全看。

另外，和傳統(tǒng)CT相比，光子計(jì)數(shù)CT有著高達(dá)110微米的空間分辨率，可以以更精準(zhǔn)的成像，為疾病診療提供影像學(xué)支撐。舉例來說，光子計(jì)數(shù)CT在評估管壁的嚴(yán)重鈣化、管腔彌漫性狹窄、分析高危斑塊性質(zhì)等方面有顯著優(yōu)勢，對于冠脈CT成像可以獲得更多診斷信息，這能夠極大減少患者接受創(chuàng)傷性的冠狀動(dòng)脈造影檢查的次數(shù)，有望未來真正改變以往的診療模式和流程，讓患者獲益。

嚴(yán)福華同時(shí)表示，醫(yī)學(xué)影像學(xué)在慢病早期診斷和患者管理中也能發(fā)揮重要作用，光子計(jì)數(shù)CT展現(xiàn)出的臨床應(yīng)用價(jià)值對于重大慢病防治意義重大。

作為國內(nèi)首批使用光子計(jì)數(shù)CT的單位，瑞金醫(yī)院方面透露，此前在前期臨床測試階段，該院已經(jīng)積累了一定的使用經(jīng)驗(yàn)，并且開展了多個(gè)體模研究和臨床病例的初步研究，已有數(shù)篇論著發(fā)表在影像學(xué)的專業(yè)期刊上。如不同成像模式下脂肪定量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性研究、保鈣重建算法與虛擬平掃以及真實(shí)平掃的比較研究、超高分辨率評估不同內(nèi)徑冠脈支架的研究、低輻射劑量條件下同時(shí)定量鐵和脂肪的可靠性研究等。

02

西門子醫(yī)療光子計(jì)數(shù)CT走進(jìn)中國

事實(shí)上，早在20年前，西門子醫(yī)療就開始了光子計(jì)數(shù)CT的基礎(chǔ)理論研究。隨著高速處理電子學(xué)的進(jìn)步，CT探測器在短時(shí)間內(nèi)識(shí)別和計(jì)數(shù)X線光子的成像方式逐漸成為可能。

此前，光子計(jì)數(shù)的概念雖然已經(jīng)應(yīng)用于乳房X射線攝影設(shè)備和核醫(yī)學(xué)PET系統(tǒng)，但在CT設(shè)備中想要實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)的挑戰(zhàn)則更大。CT掃描的X線光子計(jì)數(shù)率最高可達(dá)10?/mm2/s，而在乳腺機(jī)和PET系統(tǒng)中計(jì)數(shù)率一般低于100/mm2/s，因此光子計(jì)數(shù)CT對數(shù)據(jù)處理的速度提出了更高要求。

西門子醫(yī)療通過多年研究，選擇了碲化鎘（CdTe）這種新型半導(dǎo)體作為光子計(jì)數(shù)CT探測器的材料，經(jīng)過原型機(jī)的不斷研發(fā)和打磨、大規(guī)模人體臨床試驗(yàn)以及堅(jiān)實(shí)的科研數(shù)據(jù)作為佐證，最終在2021年成功實(shí)現(xiàn)了光子計(jì)數(shù)CT的產(chǎn)品上市。

2021年9月，西門子醫(yī)療的光子計(jì)數(shù)CT獲得了FDA批準(zhǔn)，彼時(shí)FDA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。

2022年2月，西門子醫(yī)療的光子計(jì)數(shù)CT產(chǎn)品正式獲得進(jìn)入創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序的批準(zhǔn)；2023年10月，該產(chǎn)品正式在中國獲得上市批準(zhǔn)。

憑借顛覆傳統(tǒng)CT的成像原理，西門子醫(yī)療光子計(jì)數(shù)CT NAEOTOM Alpha可以對微小肺癌在萌發(fā)初期的臨床變化做出鑒別、對復(fù)雜冠心病作出精確評估，真正實(shí)現(xiàn)“從看不見到看得見”、“從看不清到看得準(zhǔn)”、“從定性難到精準(zhǔn)定量幫助良惡性評估”，有望成為呼吸系統(tǒng)疾病診斷的無創(chuàng)金標(biāo)準(zhǔn)，助力中國病患實(shí)現(xiàn)治未病、早康復(fù)。

2023年12月，北京協(xié)和醫(yī)院運(yùn)用光子計(jì)數(shù)CT+元宇宙全息仿真成像技術(shù)，成功實(shí)施全球首例乳房肥大縮小術(shù)中可視化內(nèi)側(cè)蒂的超薄皮瓣分離。

03

光子計(jì)數(shù)CT是未來行業(yè)發(fā)展趨勢

當(dāng)前，隨著螺旋CT、多排螺旋CT的迭代更新，CT逐漸成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)必不可少的檢查手段，在許多疾病的診斷中都起著不可替代的作用。近年來，光子計(jì)數(shù)CT新興技術(shù)橫空出世，引領(lǐng)人類X光探測技術(shù)進(jìn)入了全新的時(shí)代。

2022年5月，由劉士遠(yuǎn)主委和金征宇會(huì)長牽頭，中華醫(yī)學(xué)會(huì)放射學(xué)分會(huì)、中國醫(yī)師協(xié)會(huì)放射學(xué)醫(yī)師分會(huì)雙重背書的《能量CT臨床應(yīng)用中國專家共識(shí)》發(fā)布，為能量CT技術(shù)在中國的臨床落地提供了重要的指導(dǎo)說明。其中，作為基于探測器的能量成像CT技術(shù)，光子計(jì)數(shù)CT被行業(yè)視為是未來CT發(fā)展的趨勢。

業(yè)內(nèi)認(rèn)為，光子計(jì)數(shù)型X射線探測器的技術(shù)優(yōu)勢完美地匹配了未來醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的高性能需求，將在數(shù)字牙科、乳腺、CT、核醫(yī)學(xué)、分子影像學(xué)、超低輻射劑量介入影像等設(shè)備中大有用武之地。

需要指出的是，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前在探測器材料方面也有幾大技術(shù)路線，非晶硒、碲化鎘(CdTe)、碲鋅鎘(CdZnTe，CZT)以及硒化鎘(CdSe)等都屬于直接探測材料，它們具有較高的原子序數(shù)、較大的X射線吸收系數(shù)和較高的載流子遷移率，被期望能夠廣泛地應(yīng)用在X射線探測技術(shù)上。

從企業(yè)端來看，除了西門子醫(yī)療，目前以GE醫(yī)療、佳能醫(yī)療、聯(lián)影醫(yī)療等為代表的多家企業(yè)均在光子計(jì)數(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了布局。其中，GE醫(yī)療的光子計(jì)數(shù)CT技術(shù)采用了深硅探測器；佳能曾在2021年收購了加拿大銻鋅鎘半導(dǎo)體檢測器模塊公司用于光子計(jì)數(shù)CT研發(fā)。

而隨著在瑞金醫(yī)院正式投入運(yùn)行，西門子光子計(jì)數(shù)CT NAEOTOM Alpha 在國內(nèi)臨床應(yīng)用中又邁出了重要的一步，同時(shí)也夯實(shí)了其在光子計(jì)數(shù)CT領(lǐng)域的行業(yè)地位。