光子計數(shù)：顛覆CT檢查的前沿技術

光子計數(shù)探測器在光子水平上對X射線的能量進行識別和計數(shù)，在患者檢查時，可提高空間分辨率并降低輻射劑量。

計算機斷層掃描（CT）的歷史充滿創(chuàng)新。在過去50多年中有許多技術改進，但最新的光子計數(shù)探測器(PCDs)可謂是CT檢查中最具開創(chuàng)性的技術。這些新型裝置可在光子水平上對X射線的能量進行識別和計數(shù)，在患者檢查時，可提高空間分辨率并降低輻射劑量。

作為CT和數(shù)字X射線傳感器解決方案的領軍者，艾邁斯歐司朗為醫(yī)療設備制造商提供先進的成像組件。艾邁斯歐司朗BL混合信號產(chǎn)品的系統(tǒng)解決方案工程主管Roger Steadman是著名的CT專家，他見證了該行業(yè)20多年來的諸多發(fā)展。

每當需要對骨折、腫脹或任何其他結(jié)構(gòu)變化或癥狀進行檢查和診斷時，最常用的檢查方法就是CT。Roger，你能詳細介紹一下這種方法嗎？

計算機斷層掃描是一項廣為人知的技術，問世至今已有50多年。這是一種特殊類型的X射線檢查，可以捕獲人體的三維影像。借助繞著身體旋轉(zhuǎn)的X射線管，人體某一區(qū)域或特定器官的數(shù)千張圖像被拍攝下來，然后合并成一份三維影像。

1990年至2013年間，各項進步和發(fā)展使 CT發(fā)生了革命性變化，特別是在“層競賽”（slice race）中，供應商競相將探測器做得越來越大，目的是通過單輪掃描覆蓋整個器官（如心臟）。從那時起，人們投入了大量的時間和精力，包括開發(fā)具有更好圖像質(zhì)量和重建算法的探測器，以降低患者接受的X射線劑量。

在你的職業(yè)生涯中多次見證了CT的革新。為什么你認為光子計數(shù)與眾不同？

光子計數(shù)將有助于克服當今社會的一個重要挑戰(zhàn)。在過去數(shù)年中，該領域的每位科學家和專家都致力于降低患者接受的輻射劑量，并利用額外的信息來提高早期診斷能力。光子計數(shù)的應用如同黑白電視跨越到彩色電視，因為這種技術提供了額外的信息，有助于更好地進行診斷。該技術還可以在顯著降低輻射劑量的情況下實現(xiàn)更高的分辨率。根據(jù)不同臨床方案，結(jié)合許多其他因素，光子計數(shù)技術能夠降低40%至80%的X射線輻射劑量。

光子計數(shù)還致力于利用光子的特定能量信息，實現(xiàn)體內(nèi)多種組織的同時鑒別及定量分析。我很高興看到多年研究的技術終于被應用到產(chǎn)品中，2021年首批經(jīng)醫(yī)療認證的光子計數(shù)CT掃描儀進入市場。

你能用通俗的語言解釋一下光子計數(shù)嗎？

那我盡量通俗一些。傳統(tǒng)CT檢測到的信號與X射線光子的總能量成正比，忽略了不同身體或組織存在能量衰減不一的事實。光子計數(shù)消除了這一限制。因為光子計數(shù)技術不僅可以測量光子的數(shù)量，還可以測量這些光子的能量，因此它能夠最終區(qū)分體內(nèi)存在的不同物質(zhì)。換句話說，光子計數(shù)提供的信息可用于鑒別未知變量，而傳統(tǒng)CT不能。

該技術帶來了除組織鑒別以外的額外優(yōu)勢。由于該技術下的每個單獨光子對圖像的貢獻是相同的，光子計數(shù)也實現(xiàn)了圖像對比度的提高。光子計數(shù)技術受到放射科醫(yī)生的高度關注的另一個方面是其顯著改善的空間分辨率。根據(jù)不同CT原始設備制造商的系統(tǒng)參數(shù)需求，配置不同傳感器，光子計數(shù)CT的空間分辨率可以達到傳統(tǒng)CT的四倍。

在你看來，是什么讓艾邁斯歐司朗的方案脫穎而出？

我們?yōu)榭蛻籼峁┩暾慕鉀Q方案。除了讀取IC能夠在極低的噪聲和功耗下滿足臨床光子計數(shù)CT的嚴格要求之外，我們還以創(chuàng)新的可拼接系統(tǒng)級封裝（Buttable System in Package，簡稱 BSIP）形式交付，將數(shù)個IC和無源器件封裝于一體。BSIP具有“平鋪”特性，換句話說，BSIP可以作為平鋪在各個方向上延伸的組件來形成臨床CT所需的大型探測器區(qū)域。這種先進的解決方案為我們的客戶提供了便利的使用體驗和尖端的性能表現(xiàn)。

半導體技術為醫(yī)學成像帶來了新的功能。這正是推動我們前進的動力：技術改善每個人的生活。

點擊閱讀原文，了解艾邁斯歐司朗醫(yī)學影像解決方案的信息。

Roger Steadman目前在艾邁斯歐司朗負責 BL混合信號產(chǎn)品的系統(tǒng)解決方案工程。他于2000年在加泰羅尼亞理工大學獲得了電子工程（Dipl.-Ing）學位。隨后，Roger加入了一家醫(yī)療設備制造商，在那里他專注于醫(yī)療應用，特別是用于常規(guī)和光子計數(shù)計算機斷層掃描的先進讀出電路。20年后，即2020年，他加入艾邁斯歐司朗，擔任計算機斷層掃描的首席專家和系統(tǒng)架構(gòu)師。

艾邁斯歐司朗
官方公眾號

「光現(xiàn)會員」
俱樂部