“ 光子计数CT是近十年来CT成像领域的重大技术突破，改进了传统CT的成像方式。以半导体探测器为特征的光子计数CT优点突出，可去除电子学(本底)噪声，提高X线光子的利用效率，增强碘信号的强度。去除探测器前用于防止荧光串扰的隔膜，像素可以更小，空间分辨率更高，达到40lp/cm以上。特别是X线光子可以被直接计数，可以分成4个或以上单独的能量箱，使每一次CT扫描实现了真正意义上的原生能谱成像，使CT检查更准确、更安全，拓宽了CT临床应用。已有研究显示光子计数CT可提高多个系统的诊断性能和准确性。”

– 摘自【综述】光子计数CT成像技术和临床价值中华放射学杂志, 2023, 57(10): 1133-1136。作者：张挽时

光子CT从概念走进临床，是近十年来CT技术发展的里程碑式的进步。一次扫描获得全面、准确、定量的影像数据使放射医学服务临床诊断的价值得到大幅拓展，为患者在更早期、更简便、更低花费地得到精准诊疗提供了可能。

西门子医疗于2021年推出的世界首台光子CT – NAEOTOM Aplha ，并逐步获得美国/欧盟/中国在内全球市场准入，在国内外积累了良好的声誉。光子计数探测器提供的高空间分辨率、高密度分辨率、高对比噪声比的三项核心优势，配合双源架构的66ms超高固有时间分辨率，既为当前传统超高端CT所开展的临床应用提质升维，又进一步拓展了传统超高端CT力所不能及的应用。

毫无疑问，CT的未来属于光子CT，甚至未来的每一台CT都应当是光子CT。条条大路通罗马，但面前注定会有不同的道路供选择，跋山涉水后或将领略壮丽风景，亦或是步入迷宫，罗马变得可望而不可及。本期将从临床价值出发，结合最新的光子CT技术发展方向，探讨光子CT技术对CT行业发展的变革与重塑。

01 宽体 or 双源？

光子时代的超高端CT架构之争风云再起。

新技术是各厂家的宝贝，同样因其成本高昂，唯有最高档次的产品能最先获得。步入光子CT时代，约0.2至0.3mm层厚的光子探测器一跃成为CT设备中最昂贵的部件。“多少排？”成为光子CT产品定位中关乎成本和档次的最敏感的话题。

在传统能量积分CT中，佳能公司研发的世界最高分辨率的全身CT – Aquilion Precision，将0.5mm的探测器层厚削减一半，达到绝无仅有的0.25mm。但遗憾的是，受制于成本，Aquilion Precision 只是一款160排(40mm)CT，在高心率心脏成像、胸痛三连、大范围灌注成像有天生的短板。因此，新一代光子CT必须是在现有最高端CT平台上的革新，而必然不能是仅有”光子计数”特点的炫技。

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因此，在当前超高端CT仅有的两类平台的基础之上：双源平台和16cm宽体平台以其各自独特的优势，为光子CT的产品化之路给出全新的解决方案。

- 双源平台：额外增加的一套球管和高压发生器在昂3贵的光子探测器面前显得微不足道，同时，由于相对窄的探测器受散射线影响较小，维持传统能量积分探测器的基本架构下，直接去除像素间的防散射隔膜，应用 0.2*0.2mm 的小像素尺寸的光子探测器。借优秀的双源架构，快速切换到光子CT赛道，同时将更多的精力深化软件算法并最终带来直接的临床获益。
- 16cm宽体平台：宽体光子CT对于所有厂家来说是一个巨大挑战。
  - 首先，绝大多数16cm宽体CT在螺旋扫描模式下，只开中心的8cm探测器扫描以消除探测器头尾的散射噪声，唯有自主掌握光子探测器原材料的生产，才能如此奢侈地堆料 16cm 光子探测器。
  - 其次，16cm宽体CT的X线散射的问题原先由与闪烁晶体一一对应的防散射格栅(ASG)进行物理消除，若匹配光子探测器0.2～0.3mm层厚，势必显著提升ASG的工艺复杂性，同时也降低了X线的探测效率。

简言之，若直接复用当前能量积分宽体探测器的架构，使用碲化镉CdTe或碲锌镉CdZnTe稀土材料的宽体光子CT对比双源光子CT，只会成本更高、性能更差。这也直接导致 GE 公司在2006年制作出首款基于碲锌镉探测器的光子 CT 原型机后，该项目一度停滞，直到2015年 Prismatic Sensors 公司提出深硅探测器技术（于2021年被GE医疗并购），宽体光子CT终于迎来一缕曙光。

光子CT的技术优势毋庸置疑，但并不是点石成金的魔法药水。如果选择了错误的技术路径，即便换上了光子探测器，其最终临床结果的呈现可能并不能与当今最好的传统能量积分CT有明显的代际划分。

头部厂家十年如一日的坚持探索出了目前两条最为可行的光子CT技术路径，其中，碲化镉双源光子CT率先展现出无与伦比的高分辨率优势，深硅宽体光子CT更优异的能谱成像前景同样值得期待。二者的正面角逐即将拉开序幕，其背后依旧是超高端CT领域“双源和16cm宽体”神仙打架的延续，我们也期待有更多公司提出更新的方案，不断拓展优化光子CT的应用表现。

02 光子CT只换个探测器材料？

No, 光子CT需要重新设计全影像链的几乎所有部件。

自1972年CT技术诞生，尤其是滑环技术加入的第三代螺旋CT的成功研发，经历50余年的发展，传统能量积分CT已极其成熟，高端CT的各种部件、算法早已告别巨头垄断的时代。同时，在世界范围内(尤其是国内)，CT供应链已非常健全，球馆、高压发生器、滑环、探测器等核心部件都能找到合适的第三方代工厂，攒一台售价1000万元人民币 0.25s 转速 16cm 超高端宽体CT并非难事。但到了光子CT时代，一切都将重头开始。

造一台光子CT，远非换一个光子探测器这么简单。当CT的分辨率进步到 100~200 微米的光子时代，为能量积分CT适配的球管、电子学、检查床、重建算法都需要进行重新开发或升级优化。这就好比传统车企将燃油车改电动车的车型几乎在销量上全军覆没，为电动时代全新开发的车型更为市场所认可。对于一款医疗设备而言，潜心打磨出的好产品和邯郸学步的样子货差距还是非常明显的。

探测器：光子计数探测器并非没有电子噪声，而是通过逐个识别光子能量以去除无有效信息的低能光子(如CdTe探测器的低于20keV光子、深硅探测器的低于5keV光子)。同时，非常小的探测器尺寸带来光子堆积的潜在问题。因此，需要重新设计量产小尺寸、极低噪声、高通道数、高读取速率的ASIC芯片，以最大限度减少光子堆积，实现准确的光子能量计算。；
球馆：小像素高分辨率成像需要与之配套的精细的球馆焦点，同时，极小的球馆焦点需要在承受高管电流下仍具备优良的耐久度。目前，可以自主掌握超小焦点尺寸+超高管电流的超高端CT球馆的CT厂家仅限于极少数厂家，其余厂家的超高端CT几乎都依赖于DUNLEE公司的CT8000球馆，但这款球馆的最高管电流仅800mA，对比西门子Vectron球管在光谱成像120kV条件下最高支持 1000mA，GE Quantix 160X 球管在70kV下支持1300mA。与光子CT相配套的超高性能球馆仍是众多CT厂家的紧箍咒；
高压发生器：与球管情况相类似，最优的第三方公司提供的高压发生器所支持的最大功率、最高管电流、最高转速均不及西门子、GE的自研高压发生器。CT 核心三大件的自研自产是研发光子CT的必要前提；
CT滑环：光子CT的原生能谱扫描能力获得的海量信号需要高速稳定的滑环传输数据，传统CT滑环的传输速率在10Gbps量级，而光子CT的数据量在 30~40Bbps量级，相当于每秒3~4GB的数据量（每秒传输一百万页书）。因此，如果不迭代升级滑环技术，光子CT的数据传输、图像重建的速度将非常慢，使临床应用难以正常开展；
检查床：需要重新设计高定位精度的检查床以满足高分辨率成像；
重建算法：需要重新设计光子CT的迭代算法，在最快速的重建时间内获得最佳的图像质量；
软件应用：需要重新开发以实现能谱成像带来的临床应用价值；
等等…，甚至需要重新设计一个精美的设备外壳。

第三方(OEM)影像设备核心部件公司起源于欧美庞大的第三方维保需求和二手/翻新医疗设备市场，其核心目的是提供可用、低成本的原厂核心高值部件的替换选择。因此，第三方核心部件的性能受制于定位、成本的因素，必然低于原厂部件一个档次。国内招标中要求较高的业主会要求CT核心三大件均为原厂同品牌，这也一定程度上成为了高端医疗装备的特点之一。当前，国内医学影像设备厂家的体量距离国际大厂还有一定距离，整体营收水平和技术储备还不具备将超高端CT的核心部件完全实现自研自产的能力。但仍期望国内影像设备大厂发挥好行业链主的作用，如同苹果公司带动整体手机制造业一样，用最高水准鞭策国内供应链尽快成长。

03 静态CT路在何方？

先发优势渐逝，如何与光子CT一决高下。

2020年，在滑环驱动的旋转CT技术已接近人类科技的顶点、光子CT仍处于实验室阶段时，一种由多源多探测器理念出发，以突破旋转机架固有时间分辨率的限制并进一步实现更高空间分辨率为目标，采用多套球馆+多套探测器覆盖整个扫描环的静态多源CT技术由理论走向产品化(纳米维景公司，复眼系列CT)。

从技术路径来看，静态CT针对当前滑环旋转CT的每个固有痛点进行的针对性出击(以下内容针对已披露的复眼24CT进行分析)：

时间分辨率：多个碳纳米管X射线源发出的电子束顺序曝光，取代了机架物理旋转，固有时间分辨率一跃达到 4ms。
空间分辨率：电子束X射线具有极高的分辨率，为达到更高的空间分辨率破除了源头障碍。同时，电子束焦点和探测器模块一一对应，使后准直器变得不再必要，最终使得采用闪烁晶体材料的探测器仍能具备0.2mm级层厚的可能。
能谱扫描能力：得益于碳纳米管X射线源可编程曝光的特点，每个球馆可均能独立工作在70kVp至140kVp范围，实现能谱扫描。

但，究其本质不难发现，目前产品化的静态CT的仍是一款能量积分CT，并非一款光子CT：

仍使用闪烁晶体、ADC模数转换等传统能量积分CT的核心部件，没有实现光子直接计数；
仍依赖球馆端不同管电压实现能谱扫描，不具备基于探测器端的能谱分离能力；
最重要的是，在仅采集能量积分数据的情况下达到了1TB/s的rawdata数据量，给图像重建带来了巨大压力。

同时，静态CT还面临着更复杂的固有难题：

球馆和探测器并不在同一成像平面。
碳纳米管球馆的稳定性问题。
多球馆曝光的剂量问题。

静态CT是医学影像设备领域的一次伟大的尝试，利用全新的技术路径将似乎已经登峰造极的能量积分CT的方方面面彻底颠覆，犹如电动汽车替代燃油汽车一般似乎就要开启一条全新的赛道。然而，医疗设备行业所具备的规律和玩法与消费电子/汽车领域有本质不同，一项新技术从诞生到发展成熟需要首先得到终端用户的支持和参与，没有临床的信赖和配合，不能创新医疗服务的价值，新技术必然陷入价值的黑洞。技术驱动的公司往往首先追求技术在方方面面的极致，但时间不等人、市场不等人，面对光子CT的虎视眈眈，静态CT能否加快脚步，快速入局，我们非常期待。

04 最后，光子CT革了谁的命？

今年，发展新质生产力成为医疗行业的热门议题。与过往靠政策驱动和投资驱动不同，新质生产力以科技创新为核心驱动力。这就注定了发展医疗的新质生产力势必要从科技创新中寻找新路径。同样，创新医学影像技术，实则也是顺应新技术革命和产业变革趋势的必然之举。在科技创新的浪潮中，谁能牢牢把握科技创新，使得原创性、颠覆性科技创新成果涌现，便能在瞬息万变的市场环境中，占据话语权。

光子CT又恰是对国产CT领域的一场大考，表面上是考验碲锌镉光子探测器材料的生产能力，核心是考验国产厂家在CT球馆、高压发生器、滑环等核心部件的自主研发能力。当OEM产品跟不上需求时，是降低标准还是深入自主研发，考验各厂家决心的时刻再次到来。

光子CT革了「盲目跟跑者」的命，

— 老外做什么，给我一年，马上做出来参数更好的；

光子CT革了「一切创新靠 AI」的命，

— 别问我核心部件哪来的，我浑身上下哪哪都 AI，所以我格外优秀；

光子CT革了「埋头做产品」的命，

— 我觉得我的产品很好，参数配置样样都很好，就是不知道临床效果怎么样，我们验证一下吧？

好菜才配端上桌。光子CT深化了CT临床应用的方方面面，注定是每一个CT设备厂家的终极梦想，谁先做出国产光子CT，谁就是国产CT第一品牌。让我们共同期待，国产光子 CT 的到来。