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

西門子醫(yī)療光子計數(shù)CT首次將碲化鎘（CdTe）這種新型半導體作為光子計數(shù)CT探測器的材料，使得X線劑量效率得到成倍提升，實現(xiàn)了CT檢查輻射劑量大幅降低，空間分辨率提升、達到微米級，提高了圖像質量，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，并且開展了多個體模研究和臨床病例的初步研究。此外，隨著光子計數(shù)CT在瑞金醫(yī)院放射科正式投入運行，基于該設備的系列科學研究也在同步開展，其中包括基于光子計數(shù)CT的“一站式”多病種篩查的臨床應用、光子計數(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)療的光子計數(shù)CT NAEOTOM Alpha產(chǎn)品正式獲得進入創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序的批準；2023年10月，該產(chǎn)品正式在中國獲得上市批準。此外，該產(chǎn)品曾亮相于第五屆、第六屆進博會。

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全球首款光子計數(shù)CT

落戶瑞金醫(yī)院

當前，CT已經(jīng)成為醫(yī)療機構里常用的檢查設備。由于傳統(tǒng)CT采用的固體閃爍晶體探測器是通過間接轉換的方式獲得圖像，因此目前的CT技術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。

而光子計數(shù)CT變革式改進了傳統(tǒng)CT的成像方式。

與現(xiàn)有CT不同的是，光子計數(shù)CT可以實現(xiàn)單個X線光子檢測，并對記錄的脈沖信號進行分析，可以獲知X線光子的能量范圍，其檢測靈敏度會有大幅的提升。此外，光子計數(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，光子計數(shù)CT也將擁有比傳統(tǒng)設備更低的圖像噪聲、更少的條紋偽影和更穩(wěn)定的CT值，使CT檢查更準確、更安全，拓寬了CT臨床應用。

與此同時，光子計數(shù)CT掃描的輻射劑量也將會大幅降低。

“使用光子計數(shù)CT進行檢查，一次肺部CT平掃的輻射劑量大約為0.03msv，相當于吃了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，相當于曬了兩個小時太陽，遠遠低于每個人每年平均接受的天然輻射劑量——2.4mSv?！?/span>瑞金醫(yī)院放射科主任嚴福華表示，隨著科技的不斷進步，CT掃描的輻射劑量大幅降低的同時，保證了優(yōu)良的圖像質量，讓放射診斷真正做到了看得清、看得準、看得全、安全看。

另外，和傳統(tǒng)CT相比，光子計數(shù)CT有著高達110微米的空間分辨率，可以以更精準的成像，為疾病診療提供影像學支撐。舉例來說，光子計數(shù)CT在評估管壁的嚴重鈣化、管腔彌漫性狹窄、分析高危斑塊性質等方面有顯著優(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。

嚴福華同時表示，醫(yī)學影像學在慢病早期診斷和患者管理中也能發(fā)揮重要作用，光子計數(shù)CT展現(xiàn)出的臨床應用價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，并且開展了多個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)定性和準確性研究、保鈣重建算法與虛擬平掃以及真實平掃的比較研究、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定量鐵和脂肪的可靠性研究等。

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西門子醫(yī)療光子計數(shù)CT走進中國

事實上，早在20年前，西門子醫(yī)療就開始了光子計數(shù)CT的基礎理論研究。隨著高速處理電子學的進步，CT探測器在短時間內(nèi)識別和計數(shù)X線光子的成像方式逐漸成為可能。

此前，光子計數(shù)的概念雖然已經(jīng)應用于乳房X射線攝影設備和核醫(yī)學PET系統(tǒng)，但在CT設備中想要實現(xiàn)光子計數(shù)的挑戰(zhàn)則更大。CT掃描的X線光子計數(shù)率最高可達10?/mm2/s，而在乳腺機和PET系統(tǒng)中計數(shù)率一般低于100/mm2/s，因此光子計數(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）這種新型半導體作為光子計數(shù)CT探測器的材料，經(jīng)過原型機的不斷研發(fā)和打磨、大規(guī)模人體臨床試驗以及堅實的科研數(shù)據(jù)作為佐證，最終在2021年成功實現(xiàn)了光子計數(shù)CT的產(chǎn)品上市。

2021年9月，西門子醫(yī)療的光子計數(shù)CT獲得了FDA批準，彼時FDA表示這是CT領域近十年來首次取得的重大技術進展。

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

憑借顛覆傳統(tǒng)CT的成像原理，西門子醫(yī)療光子計數(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、對復雜冠心病作出精確評估，真正實現(xiàn)“從看不見到看得見”、“從看不清到看得準”、“從定性難到精準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)金標準，助力中國病患實現(xiàn)治未病、早康復。

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

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光子計數(shù)CT是未來行業(yè)發(fā)展趨勢

當前，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，光子計數(shù)CT新興技術橫空出世，引領人類X光探測技術進入了全新的時代。

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

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

需要指出的是，隨著技術的不斷發(fā)展，目前在探測器材料方面也有幾大技術路線，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用在X射線探測技術上。

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)均在光子計數(shù)領域進行了布局。其中，GE醫(yī)療的光子計數(shù)CT技術采用了深硅探測器；佳能曾在2021年收購了加拿大銻鋅鎘半導體檢測器模塊公司用于光子計數(shù)CT研發(fā)。

而隨著在瑞金醫(yī)院正式投入運行，西門子光子計數(shù)CT NAEOTOM Alpha 在國內(nèi)臨床應用中又邁出了重要的一步，同時也夯實了其在光子計數(shù)CT領域的行業(yè)地位。