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近日，西门子医疗全球首款光子计数CT（以下简称“光子计数CT”）在瑞金医院正式投入运行，为患者疾病的早期、精准诊断带来机遇。
西门子医疗光子计数CT首次将碲化镉（CdTe）这种新型半导体作为光子计数CT探测器的材料，使得X线剂量效率得到成倍提升，实现了CT检查辐射剂量大幅降低，空间分辨率提升、达到微米级，提高了图像质量，为疾病的“早诊早治”提供了新的利器。
据了解，瑞金医院作为国内首批使用光子计数CT的单位，在前期临床测试阶段已经积累了一定的使用经验，并且开展了多个体模研究和临床病例的初步研究。此外，随着光子计数CT在瑞金医院放射科正式投入运行，基于该设备的系列科学研究也在同步开展，其中包括基于光子计数CT的“一站式”多病种筛查的临床应用、光子计数CT极低剂量的肺CT检查等。
公开信息显示，2022年2月，西门子医疗的光子计数CT NAEOTOM Alpha产品正式获得进入创新医疗器械特别审查程序的批准；2023年10月，该产品正式在中国获得上市批准。此外，该产品曾亮相于第五届、第六届进博会。
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全球首款光子计数CT
落户瑞金医院
当前，CT已经成为医疗机构里常用的检查设备。由于传统CT采用的固体闪烁晶体探测器是通过间接转换的方式获得图像，因此目前的CT技术仍然面临着诸如探测器像素尺寸存在物理极限，从而影响着空间分辨率；不同的扫描参数给CT定量一致性带来挑战等不同局限。
而光子计数CT变革式改进了传统CT的成像方式。
与现有CT不同的是，光子计数CT可以实现单个X线光子检测，并对记录的脉冲信号进行分析，可以获知X线光子的能量范围，其检测灵敏度会有大幅的提升。此外，光子计数CT可消除电子噪声，即使在极低辐射剂量下或肥胖患者的CT检查中，光子计数CT也将拥有比传统设备更低的图像噪声、更少的条纹伪影和更稳定的CT值，使CT检查更准确、更安全，拓宽了CT临床应用。
与此同时，光子计数CT扫描的辐射剂量也将会大幅降低。
“使用光子计数CT进行检查，一次肺部CT平扫的辐射剂量大约为0.03msv，相当于吃了200根香蕉所受到的辐射剂量。一次鼻窦扫描的辐射剂量大约为0.001 mSv，相当于晒了两个小时太阳，远远低于每个人每年平均接受的天然辐射剂量——2.4mSv。”瑞金医院放射科主任严福华表示，随着科技的不断进步，CT扫描的辐射剂量大幅降低的同时，保证了优良的图像质量，让放射诊断真正做到了看得清、看得准、看得全、安全看。
另外，和传统CT相比，光子计数CT有着高达110微米的空间分辨率，可以以更精准的成像，为疾病诊疗提供影像学支撑。举例来说，光子计数CT在评估管壁的严重钙化、管腔弥漫性狭窄、分析高危斑块性质等方面有显著优势，对于冠脉CT成像可以获得更多诊断信息，这能够极大减少患者接受创伤性的冠状动脉造影检查的次数，有望未来真正改变以往的诊疗模式和流程，让患者获益。
严福华同时表示，医学影像学在慢病早期诊断和患者管理中也能发挥重要作用，光子计数CT展现出的临床应用价值对于重大慢病防治意义重大。
作为国内首批使用光子计数CT的单位，瑞金医院方面透露，此前在前期临床测试阶段，该院已经积累了一定的使用经验，并且开展了多个体模研究和临床病例的初步研究，已有数篇论著发表在影像学的专业期刊上。如不同成像模式下脂肪定量的稳定性和准确性研究、保钙重建算法与虚拟平扫以及真实平扫的比较研究、超高分辨率评估不同内径冠脉支架的研究、低辐射剂量条件下同时定量铁和脂肪的可靠性研究等。
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西门子医疗光子计数CT走进中国
事实上，早在20年前，西门子医疗就开始了光子计数CT的基础理论研究。随着高速处理电子学的进步，CT探测器在短时间内识别和计数X线光子的成像方式逐渐成为可能。
此前，光子计数的概念虽然已经应用于乳房X射线摄影设备和核医学PET系统，但在CT设备中想要实现光子计数的挑战则更大。CT扫描的X线光子计数率最高可达10⁹/mm²/s，而在乳腺机和PET系统中计数率一般低于100/mm²/s，因此光子计数CT对数据处理的速度提出了更高要求。
西门子医疗通过多年研究，选择了碲化镉（CdTe）这种新型半导体作为光子计数CT探测器的材料，经过原型机的不断研发和打磨、大规模人体临床试验以及坚实的科研数据作为佐证，最终在2021年成功实现了光子计数CT的产品上市。
2021年9月，西门子医疗的光子计数CT获得了FDA批准，彼时FDA表示这是CT领域近十年来首次取得的重大技术进展。
2022年2月，西门子医疗的光子计数CT产品正式获得进入创新医疗器械特别审查程序的批准；2023年10月，该产品正式在中国获得上市批准。
凭借颠覆传统CT的成像原理，西门子医疗光子计数CT NAEOTOM Alpha可以对微小肺癌在萌发初期的临床变化做出鉴别、对复杂冠心病作出精确评估，真正实现“从看不见到看得见”、“从看不清到看得准”、“从定性难到精准定量帮助良恶性评估”，有望成为呼吸系统疾病诊断的无创金标准，助力中国病患实现治未病、早康复。
2023年12月，北京协和医院运用光子计数CT+元宇宙全息仿真成像技术，成功实施全球首例乳房肥大缩小术中可视化内侧蒂的超薄皮瓣分离。
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光子计数CT是未来行业发展趋势
当前，随着螺旋CT、多排螺旋CT的迭代更新，CT逐渐成为现代医学必不可少的检查手段，在许多疾病的诊断中都起着不可替代的作用。近年来，光子计数CT新兴技术横空出世，引领人类X光探测技术进入了全新的时代。
2022年5月，由刘士远主委和金征宇会长牵头，中华医学会放射学分会、中国医师协会放射学医师分会双重背书的《能量CT临床应用中国专家共识》发布，为能量CT技术在中国的临床落地提供了重要的指导说明。其中，作为基于探测器的能量成像CT技术，光子计数CT被行业视为是未来CT发展的趋势。
业内认为，光子计数型X射线探测器的技术优势完美地匹配了未来医学影像设备的高性能需求，将在数字牙科、乳腺、CT、核医学、分子影像学、超低辐射剂量介入影像等设备中大有用武之地。
需要指出的是，随着技术的不断发展，目前在探测器材料方面也有几大技术路线，非晶硒、碲化镉(CdTe)、碲锌镉(CdZnTe，CZT)以及硒化镉(CdSe)等都属于直接探测材料，它们具有较高的原子序数、较大的X射线吸收系数和较高的载流子迁移率，被期望能够广泛地应用在X射线探测技术上。
从企业端来看，除了西门子医疗，目前以GE医疗、佳能医疗、联影医疗等为代表的多家企业均在光子计数领域进行了布局。其中，GE医疗的光子计数CT技术采用了深硅探测器；佳能曾在2021年收购了加拿大锑锌镉半导体检测器模块公司用于光子计数CT研发。
而随着在瑞金医院正式投入运行，西门子光子计数CT NAEOTOM Alpha 在国内临床应用中又迈出了重要的一步，同时也夯实了其在光子计数CT领域的行业地位。
