當(dāng)一束X射線(xiàn)穿透身體，骨骼、肺部等組織的形態(tài)和結(jié)構(gòu)就能清晰呈現(xiàn)，幫助醫(yī)生診斷疾病。如今，一種更為“聰明”的CT技術(shù)正嶄露頭角——它不僅能“看見(jiàn)”你骨骼里的每一條裂縫，甚至還能分辨出組織間微妙的能量差異。這項(xiàng)科技成果，正是由西工大材料學(xué)院輻射探測(cè)材料與器件團(tuán)隊(duì)推動(dòng)的“光子計(jì)數(shù)CT”技術(shù)，它正帶領(lǐng)醫(yī)學(xué)影像走進(jìn)一個(gè)前所未有的清晰時(shí)代。
當(dāng)傳統(tǒng)CT還在為圖像噪點(diǎn)發(fā)愁時(shí)，輻射探測(cè)材料與器件團(tuán)隊(duì)已讓CT探測(cè)器擁有了“光子級(jí)視力”！團(tuán)隊(duì)研發(fā)的碲鋅鎘（CZT）光子計(jì)數(shù)CT技術(shù)，不僅能看清人體內(nèi)0.1毫米的微小結(jié)節(jié)，還能像“X射線(xiàn)品鑒師”一樣分辨光子能量，并將輻射劑量降至傳統(tǒng)CT的1/10！這項(xiàng)突破為何被業(yè)界稱(chēng)為“醫(yī)學(xué)影像的光子革命”？讓我們一探究竟。
“數(shù)光子”的CT，能有多神？
提到CT，大家可能會(huì)立刻想到它在臨床中的重要地位。從肺部小結(jié)節(jié)到復(fù)雜的骨折，CT成像早已是醫(yī)生手中的“診斷神器”。然而，傳統(tǒng)CT存在一些局限，比如圖像分辨率有限、輻射劑量較高。
光子計(jì)數(shù)CT技術(shù)成像芯片產(chǎn)業(yè)化
在傳統(tǒng)CT檢查中，X射線(xiàn)像一陣“光子暴雨”轟擊探測(cè)器，只能記錄總強(qiáng)度，卻分不清每個(gè)光子的“身份”。輻射探測(cè)材料與器件團(tuán)隊(duì)研發(fā)的CZT探測(cè)器，卻像精密的光子計(jì)數(shù)器，能逐個(gè)捕獲X射線(xiàn)光子并讀取其能量值——這相當(dāng)于讓CT具備了“分子級(jí)”識(shí)別能力！
“就像從黑白電視升級(jí)到8K超高清彩電”，團(tuán)隊(duì)成員徐教授比喻道，“這項(xiàng)技術(shù)不僅使醫(yī)生能看清肺部0.1毫米的微小結(jié)節(jié)，還能通過(guò)光子能量差異，直接區(qū)分血管壁的鈣化斑塊和碘對(duì)比劑。”這項(xiàng)技術(shù)讓早期肺癌篩查患者的輻射風(fēng)險(xiǎn)直降85%。
那么光子計(jì)數(shù)CT到底是什么呢？傳統(tǒng)CT中，X射線(xiàn)穿過(guò)人體后首先會(huì)被閃爍晶體轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光，再經(jīng)過(guò)光電倍增等復(fù)雜步驟形成圖像。這個(gè)過(guò)程中，信號(hào)的衰減和誤差在所難免，圖像質(zhì)量也因此受限。
但光子計(jì)數(shù)CT徹底改變了這一流程——它直接將X射線(xiàn)光子“一粒?！钡赜涗浵聛?lái)，逐個(gè)計(jì)數(shù)、逐個(gè)分析，仿佛給每個(gè)光子都做了“身份登記”，再還原出更清晰、更立體的圖像。這種方式不僅使得圖像質(zhì)量大幅提升，還能“照出”不同能量的光子，同時(shí)獲得多張“能譜照片”，這對(duì)醫(yī)生來(lái)說(shuō)，是多維度、立體式的診斷利器。
光子計(jì)數(shù)CT技術(shù)的核心在于它獨(dú)特的探測(cè)器。與傳統(tǒng)CT的間接成像不同，X射線(xiàn)光子直接被探測(cè)器捕捉并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，無(wú)需中間的轉(zhuǎn)化過(guò)程，從而減少了信號(hào)傳遞的損耗，提升了成像效率。這一創(chuàng)新使得光子計(jì)數(shù)CT技術(shù)能夠提供更清晰、更精確的影像，甚至能通過(guò)能量分辨率對(duì)不同類(lèi)型的組織進(jìn)行區(qū)分，帶來(lái)比傳統(tǒng)CT更豐富的診斷信息。
核醫(yī)學(xué)單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描
碲鋅鎘（CZT）探測(cè)器：成就“光子計(jì)數(shù)CT”的幕后主角
光子計(jì)數(shù)CT的成像革命，離不開(kāi)探測(cè)器技術(shù)的創(chuàng)新，而碲鋅鎘（CZT）正是這一核心突破的關(guān)鍵所在。在這場(chǎng)成像革命中，有一種材料扮演了“超級(jí)偵探”的角色——碲鋅鎘（CZT）。CZT是一種能夠在室溫下工作的半導(dǎo)體材料，它的最大本事就是對(duì)X射線(xiàn)特別“敏感”。輻射探測(cè)材料與器件團(tuán)隊(duì)正是瞄準(zhǔn)了這一點(diǎn)，突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，使其在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域嶄露頭角。
迪泰克公司生產(chǎn)的CZT晶錠
CZT探測(cè)器的優(yōu)勢(shì)在于，它能夠精確區(qū)分不同能量的光子，并對(duì)每個(gè)光子進(jìn)行精確計(jì)數(shù)。通過(guò)這種方式，醫(yī)生可以獲得更為清晰的圖像，尤其是對(duì)于一些微小的病變，CZT探測(cè)器能夠精確捕捉其細(xì)節(jié)。這種高靈敏度的探測(cè)能力，使得光子計(jì)數(shù)CT在細(xì)節(jié)成像方面遠(yuǎn)超傳統(tǒng)CT，為早期疾病的診斷提供了更多可能。
那么，CZT探測(cè)器到底“?！痹谀睦?？
①高探測(cè)效率：它能吸收更多X射線(xiàn)光子，相當(dāng)于讓圖像“更亮”，結(jié)構(gòu)“更清”。
②高能量分辨率：CZT能夠識(shí)別每個(gè)光子的能量，像是“光子指紋識(shí)別儀”。這樣一來(lái)，醫(yī)生可以更清楚地區(qū)分不同類(lèi)型的組織，比如腫瘤與正常組織的差異。
③小像素、高速度：小至幾百微米的像素精度，能讓肺部小結(jié)節(jié)或血管微創(chuàng)病變無(wú)所遁形。而高速響應(yīng)能力則保證了掃描迅速，急診病人也能高效“過(guò)機(jī)”。
④高穩(wěn)定性：別看它靈敏，還特別“穩(wěn)重”，在高強(qiáng)度臨床應(yīng)用中依然性能如初、穩(wěn)定如磐。
⑤更低的輻射劑量：在保持高圖像質(zhì)量的同時(shí)，光子計(jì)數(shù)CT的輻射劑量可降低至傳統(tǒng)CT的1/5到1/10。
提升圖像質(zhì)量，降低輻射風(fēng)險(xiǎn)——顛覆傳統(tǒng)CT的實(shí)力派
傳統(tǒng)CT有一個(gè)繞不開(kāi)的問(wèn)題——輻射劑量。盡管CT早已是臨床利器，但患者尤其是兒童、孕婦，仍需在“影像價(jià)值”與“輻射風(fēng)險(xiǎn)”之間小心權(quán)衡。
而光子計(jì)數(shù)CT技術(shù)則給出了一份令人安心的答卷——在圖像質(zhì)量提升的同時(shí)，輻射劑量可大幅降低。光子計(jì)數(shù)CT技術(shù)憑借CZT的加持，實(shí)現(xiàn)了前所未有的平衡。
此外，圖像質(zhì)量是醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域中醫(yī)生和患者關(guān)注的另一個(gè)重要指標(biāo)。由于光子計(jì)數(shù)CT能夠在低輻射劑量下依然獲得高質(zhì)量圖像，它為醫(yī)學(xué)影像的未來(lái)發(fā)展提供了一個(gè)新的方向。在疾病篩查和早期診斷中，光子計(jì)數(shù)CT能夠?yàn)榛颊邘?lái)更加安全和高效的檢查方式，尤其在乳腺癌、肺癌等高發(fā)疾病的早期篩查中，光子計(jì)數(shù)CT能夠提供更精確的影像，幫助醫(yī)生更好地判斷病灶。
在輻射探測(cè)材料與器件團(tuán)隊(duì)的努力下，光子計(jì)數(shù)CT技術(shù)不斷成熟，它在臨床中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。無(wú)論是急診、動(dòng)態(tài)成像，還是針對(duì)特殊人群的檢查，光子計(jì)數(shù)CT都能提供更高效、精準(zhǔn)的影像支持。
據(jù)了解，依托于團(tuán)隊(duì)技術(shù)成立的科技成果轉(zhuǎn)化企業(yè)陜西迪泰克新材料有限公司是國(guó)內(nèi)首家能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn)探測(cè)器級(jí)CZT材料及器件的企業(yè)。
輻射探測(cè)材料與器件團(tuán)隊(duì)正站在醫(yī)學(xué)影像變革的風(fēng)口浪尖，將工程技術(shù)與臨床需求深度融合，以科技為生命護(hù)航，用“看得更清”的硬核創(chuàng)新，守護(hù)每一次“影像的選擇”。
（文字：白婧熠、孫磊；攝影：盧迪、團(tuán)隊(duì)提供；審核：禹亮、馬西平）
