光子計(jì)數(shù)：顛覆CT檢查的前沿技術(shù)

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

計(jì)算機(jī)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(shù)改進(jìn)，但最新的光子計(jì)數(shù)探測器(PCDs)可謂是CT檢查中最具開創(chuàng)性的技術(shù)。這些新型裝置可在光子水平上對X射線的能量進(jìn)行識別和計(jì)數(shù)，在患者檢查時(shí)，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(lǐng)軍者，艾邁斯歐司朗為醫(yī)療設(shè)備制造商提供先進(jìn)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(dāng)需要對骨折、腫脹或任何其他結(jié)構(gòu)變化或癥狀進(jìn)行檢查和診斷時(shí)，最常用的檢查方法就是CT。Roger，你能詳細(xì)介紹一下這種方法嗎？

計(jì)算機(jī)斷層掃描是一項(xiàng)廣為人知的技術(shù)，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(xiàng)進(jìn)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(yīng)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(gè)器官（如心臟）。從那時(shí)起，人們投入了大量的時(shí)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(rèn)為光子計(jì)數(shù)與眾不同？

光子計(jì)數(shù)將有助于克服當(dāng)今社會的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。在過去數(shù)年中，該領(lǐng)域的每位科學(xué)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(jì)數(shù)的應(yīng)用如同黑白電視跨越到彩色電視，因?yàn)檫@種技術(shù)提供了額外的信息，有助于更好地進(jìn)行診斷。該技術(shù)還可以在顯著降低輻射劑量的情況下實(shí)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(jì)數(shù)技術(shù)能夠降低40%至80%的X射線輻射劑量。

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

你能用通俗的語言解釋一下光子計(jì)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(shí)。光子計(jì)數(shù)消除了這一限制。因?yàn)楣庾佑?jì)數(shù)技術(shù)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(jì)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(shù)帶來了除組織鑒別以外的額外優(yōu)勢。由于該技術(shù)下的每個(gè)單獨(dú)光子對圖像的貢獻(xiàn)是相同的，光子計(jì)數(shù)也實(shí)現(xiàn)了圖像對比度的提高。光子計(jì)數(shù)技術(shù)受到放射科醫(yī)生的高度關(guān)注的另一個(gè)方面是其顯著改善的空間分辨率。根據(jù)不同CT原始設(shè)備制造商的系統(tǒng)參數(shù)需求，配置不同傳感器，光子計(jì)數(shù)CT的空間分辨率可以達(dá)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(jì)數(shù)CT的嚴(yán)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(gè)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(gè)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(jìn)的解決方案為我們的客戶提供了便利的使用體驗(yàn)和尖端的性能表現(xiàn)。

半導(dǎo)體技術(shù)為醫(yī)學(xué)成像帶來了新的功能。這正是推動(dòng)我們前進(jìn)的動(dòng)力：技術(shù)改善每個(gè)人的生活。

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Roger Steadman目前在艾邁斯歐司朗負(fù)責(zé) 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(xué)獲得了電子工程（Dipl.-Ing）學(xué)位。隨后，Roger加入了一家醫(yī)療設(shè)備制造商，在那里他專注于醫(yī)療應(yīng)用，特別是用于常規(guī)和光子計(jì)數(shù)計(jì)算機(jī)斷層掃描的先進(jìn)讀出電路。20年后，即2020年，他加入艾邁斯歐司朗，擔(dān)任計(jì)算機(jī)斷層掃描的首席專家和系統(tǒng)架構(gòu)師。

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