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據媒體報導，GE的光子計數CT技術已於近日首次展開大規模臨床試驗，試驗將由卡羅林斯卡大學醫院Karolinska Institutet和MedTechLabs監督展開。
GE的光子計數CT技術是全球首個採用了深矽探測器的光子計數CT技術。
這一探測器能夠在不影響計數率和光譜解析度的同時提供出色的空間解析度 ，發掘出光子計數CT的全部潛力。
2020年11月，GE 收購了一家專門從事研發光子計數CT矽探測器的瑞典初創公司Prismatic Sensors AB，獲取了其純矽探測器技術。相比其他材料，矽作為探測器半導體具有許多優點，包括其純度，丰度和普及的製造設施。
與傳統CT系統中將X射線轉換為影象的兩步過程不同，光子計數技術採用了一步轉換過程,由X 射線光子直接轉換為電流，然後生成醫療影象。
依靠這項新技術，能夠分別評估每個光子和任何一個光子的能量水平，最大程度的還原物質的本真被認為是未來CT的發展方向。
前不久西門子醫療才推出了全球首臺光子計數計算機斷層掃描系統NAEOTOM Alpha，與GE不同，西門子醫療採用了碲化鎘作為探測器的材料。那麼GE的光子計數CT又有哪些特點呢？請看器械君的詳細分析。
01
深矽探測器
在傳統的能量積分探測器（EID）通常是由“閃爍體+光電轉換器件”組成，其中閃爍體，如硫化釓或碘化銫，可將X射線光子轉化為可見光訊號，再由光電轉換器件進行光電轉換。
傳統探測器
這一過程中，光子向各個方向傳播，造成的訊號損失會導致空間解析度降低，同時這個過程也無法提供每個光子的能級資訊。
光子計數探測器
光子計數探測器由半導體材料製成，可將X射線光子直接轉換為電訊號。在這種情況下，可以單獨計算擊中探測器的每一個光子，從而產生更準確影象。此外，每個光子的能級可以被量化，產生高質量的光譜資訊。
光子計數CT技術能夠提高光譜和空間解析度，減少輻射，並增強對比度與噪聲比。這可以幫助臨床醫生在早期階段為小血管，血管病變和惡性變化提供更詳細的影象。因此，光子計數CT有可能顯著提高腫瘤學，心臟病學，神經病學和許多其他臨床CT應用的成像效能。
GE的研究人員於1993年開始研究光子計數CT，並於2006年開發了世界上第一個使用鎘基探測器的光子計數CT原型。
經過三十年的研發，GE選擇Deep Silicon作為其光子計數CT探測器的首選半導體材料，Deep Silicon探測器由純矽製成，作為一種半導體材料，矽具有許多優點，包括其純度，豐富性和廣泛的基礎製造設施。
同時這一選擇也面臨著種種難題，其中最主要的挑戰是矽具有相對較低的原子序數，因此當矽板正面朝上放置時，會由於材料太薄而無法吸收足夠數量的光子。
GE透過一種專利的方法解決了這一問題。將矽感測器的側面朝上，便有足夠的深度處理極高的光子通量，每秒可計算數億個光子，從而建立比一般CT系統更清晰的影象。這一處理使探測器具備了儘可能長的吸收長度，這就是為什麼它被稱為"深矽Deep Silicon"。
02
光子計數CT風口到來
光子計數CT相對傳統的CT具有更高的劑量效率、精確的能量分析和超高的分辨精度。
本次試驗的主要目的是研究深矽探測器技術的效能，並與標準CT技術進行比較，提出最佳化影象處理的方案。
在這項研究之後，研究小組計劃對更多的參與者進行後續評估，以進一步提升影象質量，同時專注於模式識別（AI），資料管理和視覺資訊最佳化的額外研究和開發。
MedTechLabs主席Clara Hellner表示："這項技術的潛力是巨大的，我們很高興能夠協助它持續發展，我們在卡羅林斯卡大學醫院建立了CT實驗室，進行臨床研究。標誌著這一光子計數CT邁出了令人興奮的第一步，有朝一日它將使全球數百萬患者受益。”
GE Healthcare分子成像和計算機斷層掃描總裁兼執行長Jean-Luc Procaccini分享道："我們正處於醫療保健領域革命性的風口。”
“雖然仍在開發中，但我們相信帶有Deep Silicon探測器的光子計數CT能夠更快地為臨床醫生和患者提供更多資訊，以幫助減輕醫療壓力，改善患者預後。我們對與合作伙伴的發展方向充滿信心，並相信這項技術有可能成為CT成像和患者護理向前邁出的重要一步。”
從收購Priresmatic Sensors AB到臨床試驗，GE僅用了不到一年的時間。
Priresmatic Sensors AB成立於2012年，是瑞典斯德哥爾摩KTH皇家理工學院的分拆公司，是用於光子計數計算機斷層掃描（PCCT）的深矽探測器技術的領導者。
對於這家公司取得的成果斯坦福大學放射學教授Norbert Pelc這樣評論："光子計數CT的挑戰在於開發能夠處理非常高光子通量的探測器，同時提供良好的能量解析度並保持或提高空間解析度。當然，探測器也必須以合理的成本製造。而Prismatic Sensors的科學家和工程師已經得到了巨大證明，他們已經實現了這一點。我預計這對CT領域的影響將是巨大的，例如，提高劑量效率，特別是低劑量獲取組織特異性的應用。我們幾十年來沒有看到這種幅度的改進，並且每隔一段時間空間解析度顯著提高，CT的效用也會提高。這非常令人興奮。”
03
海內外廠商加快佈局
西門子醫療NAEOTOM Alpha
西門子醫療於11月18日召開了新聞釋出會，宣佈全球首臺光子計數計算機斷層掃描系統NAEOTOM Alpha正式上市。
NAEOTOM Alpha已在美國和歐洲獲得臨床使用許可，能夠生成詳細的3D影象，並具有雙源設計，旋轉速度為 250 毫秒，時間解析度為 66 毫秒，足支援以任何心率的掃描患者。
同時NAEOTOM Alpha能夠基於影象的光譜資訊建立虛擬的無鈣影象，使高度鈣化患者也能進行冠狀動脈CTA檢查。
西門子醫療在光子計數探測器中使用了碲化鎘晶體，是目前業界唯一一家能生產這類半導體探測器的企業，並設計了製備碲化鎘晶體完整的工藝流程。
佳能正在進行合作研發
據9月7日報道佳能醫療正在與日本國家癌症中心和柏東醫院合作，研究光子計數CT的潛力。
佳能醫療和該中心的探索性腫瘤學研究和臨床試驗中心（NCC-EPOC）將使用光子計數CT的定量功能來評估化療藥物對惡性腫瘤的治療效果。他們還將分析不同的組織特徵，以獲得廣泛醫學領域的臨床見解。
佳能在日本的成像診斷系統市場份額排名第一，致力於加快下一代CT裝置的實際應用研究。
國產廠家積極佈局
東軟、聯影也分別在光子計數CT方面有著自己的計劃。
早在2018聯影全球創新大會上，時任CT事業部CEO的黃翔宇博士就曾表示：“在可以預見的將來，聯影將推出光子計數CT”。
在東軟醫療今年5月31日向港交所提交的招股書中可以看到，光子計數探測器CT是研發目標之一。
光子計數CT 毋庸置疑是當今最受矚目的熱點之一，FDA於2021年9月30日批准Naeotom Alpha時表示，這是CT掃描器技術革命的開始，是CT領域近十年來首次取得的重大技術進展。
有專家評論，未來，每臺CT都將是光子計數CT，讓我們期待著更多光子CT新技術的到來吧！
