今年CMEF医学影像展区，正在上演一场无声的巅峰对决。
往年，联影医疗和东软医疗总是占据展会中最大的展位，展示各自最新、最前沿的医学影像软硬件。今年，他们不仅延续了以往的策略，还巧合地共同推出了自家的“光子计数CT”的最新动态。
CMEF现场，联影uCTUltima
几年前，欧洲放射学会的Krestin教授曾表示：“未来的每一台CT机都将是光子计数CT。”虽然这句话有些夸大其词，但确实吸引了许多厂家积极投入到相关创新技术的研发中。
市场对这一新型CT持积极态度。2024年，西门子医疗凭借全国首张也是唯一的光子计数CT注册证，在中国超高端CT市场迅速崛起。上市首年以5000万的平均价格销售了多台设备，客户包括协和医院、瑞金医院、浙二医院等国内顶尖医院。
在CMEF之前，联影医疗仅对外公布了探测器的材料流程以及用于科研的能谱显微CT，而东软医疗则几乎没有信息透露，只提到它参与了光子计数CT的“国家重点研发计划”，并随后进入了“创新医疗器械特别审查程序”。
在无声无息中，他们已经位于CT技术的最前沿。
一、一场围绕探测器展开的革命
光子计数CT的问世主要是为了克服传统CT在成像方面所遇到的限制。
为了将光信号引导至光学光子传感器并形成像素，传统的能量积分探测器（EID）依赖于钆硫化物（GOS）或碘化铯（CsI）作为闪烁晶体，通过“X射线——可见光——电信号”的间接转换进行工作。在这个过程中，需要使用反射隔栅或其他结构来划分或隔离探测器，以确保每个像素能够独立接收光信号。当前的光电吸收效率仅为60%，且还存在光散射损失。此外，当探测器达到320排时，现有探测器切割的最小单位已接近极限，进一步增加探测器数量变得困难。
与此相比，光子计数探测器（PCD）利用碲化镉（CdTe）和碲锌镉（CZT）等宽禁带半导体材料，能够直接将入射的X射线能量转化为电信号，而无需使用反射隔栅。因此，采用PCD可以在不影响几何检测效率的前提下，显著缩小探测器的像素尺寸，并且光电吸收的比例超过95%。
因此，光子计数CT不仅推动了成像模式的变革，也引发了材料科学的革命。
目前，主流的探测器材料主要有三种，分别是碲化镉（CdTe）、碲锌镉（CZT）和深硅（Si）。西门子医疗的NAEOTOM Alpha及其系列产品是目前唯一获得FDA和NMPA认证的光子计数CT，采用的探测器材料为CdTe。CdTe具有高原子序数、高密度和（wide band gap）等优良特性，其最佳工作射线能量范围几乎可以覆盖所有医疗影像、安检以及无损检测设备所需的射线能量，因此被认为是实现X射线多能谱光子计数技术的理想材料。
此外，CdTe探测器的较高原子序数使其具有更优秀的光电吸收效率，同时，高载流子迁移率和长寿命确保了更多的载流子能够顺利抵达电极，而不会在途中被捕获。这使得该探测器对60keV射线的探测效率超过95%。在能量分辨率方面，CdTe的高电阻率还能确保在高工作电压下探测器的漏电流极小，相应地减少了CT运行时的噪声。
今年3月开始进入特别审查程序的东软医疗NeuVizP10使用了CZT作为探测器材料。CZT与CdTe同属II-VI族化合物，二者在性能和优点上大致相似。不过，CZT的密度较小，电阻率和禁带宽度则更高，因此在室温下表现更佳。
在CMEF期间，东软医疗正式公布了NeuViz P10的详细参数和优势。东软医疗首席执行官武少杰在发布会上介绍，NeuViz P10配备了新一代碲锌镉光子计数探测器，实现了零噪声的光子计数CT成像，空间分辨率超过46.5lp/cm。
此外，该光子计数CT具备超音速特性，转速超过了0.23秒。结合第三代冠脉运动伪影校正技术，NeuViz P10为超高清冠脉成像提供了强有力的支持。在冠状动脉检查中，支架、钙化和斑块的成像效果更为清晰。
CMEF期间，东软医疗开展NeuViz P10发布会
NeuViz P10光子计数CT没有具体披露辐射剂量和对比剂用量的指标。然而，光子计数CT的成像模式本身就能够实现低辐射剂量和低对比剂用量的双低目标。东软医疗在NeuViz P10中引入了AIClearInfinity深度学习重建技术，这可以进一步降低辐射并提升成像质量。
在科研领域，NeuViz P10光子计数CT的光子能谱功能显著提高了能量分辨率。在科研模式下，它支持多个（3个以上）能量箱，并可以对超过十种基础物质进行成像。这将帮助医生更加轻松地完成临床科研中多种对比剂的成像，精准解析物质成分，并进行肿瘤、斑块等的定量与定性分析。
联影医疗目前在CdTE和CZT方面都有所布局，但此次CMEF未具体说明展出的uCTUltima采用了哪种技术路径。不过，有信息透露，联影医疗在超清成像模式（UHR）方面取得了显著进展。除了在常规临床检查中的优异表现外，联影医疗还成功突破了现有PCCT在超清成像模式下的数据传输限制，扩大了扫描覆盖范围，为心脏疾病的精准诊断开辟了新的可能性。
联影医疗公布的光子计数CT冠脉支架结构成像
目前只有GE医疗在探索深硅路径。现场有医生透露，GE医疗的深硅光子计数CT已经完成研发，但在CMEF期间并未公开展示，而是展示了Apex量子平台系列CT。或许在未来的一到两年内，我们将能看到深硅路径的光子计数CT与CdTe和CZT进行竞争。
二、“下一代CT”之名，竞争者不止光子计数CT
凭借西门子医疗的先发优势，NAEOTOM Alpha已在临床和科研领域得到了广泛应用，推动了整个光子计数CT技术的发展。然而，在超高端CT市场中，能够与光子计数CT竞争“下一代CT”称号的还有其他技术。
事实上，传统CT在探测器数量上难以取得突破，同时其转速也已接近物理极限。在螺旋CT运行过程中，机身会因向心力的作用而受到影响。为了提高成像效果，CT的体积和质量不断增加，导致产生的向心力逐渐接近CT结构所能承受的极限，因此其最大转速限制在0.25秒/圈。
要解决这个问题，目前唯一的办法是重新构建CT的成像逻辑。
在此次CMEF展会上，国内超高端CT制造商纳米维景展示了其重构逻辑。该公司在单台CT机架中安装了24套一体化球管阵列式射线源环和64个阵列式探测器模组，通过精确的时序电子控制，实现对射线源的逐次脉冲曝光，从而完成数据采集。这种方式通过射线源的闪烁替代了传统的球管与探测器的旋转，实现了“机械旋转”向“光学旋转”的转变。
基于这种新的成像方式，纳米维景将其称为“相控阵CT”。
在射线源方面，相控阵CT采用了集成化的阵列设计，将热阴极X射线管与高压电源合为一体，以确保束流的能量和穿透力。利用先进的数字阴极和高频逆变技术，实现了精确的超窄脉冲曝光和低剂量扫描。
为了控制球管的体积，纳米维景采用了“智能双循环气道散热系统”，通过优化气流设计来解决散热问题，确保设备的稳定性，并提高患者的高通量检查能力。此外，采用轮替式曝光方式降低了对散热效率和热容量的需求，从而延长了射线源的使用寿命。
在探测器的材料选择上，纳米维景采用了一种具有微观有序结构的共晶材料。具体而言，该公司运用一种独特的生长工艺，将两种折射率不同的晶相融合在同一共晶材料中。由于折射率的差异，当X射线照射到该材料时，闪烁体晶相会将入射的X射线转化为可见光，同时可见光在闪烁体晶相与基质晶相的交界面通过全反射的方式，沿着晶体的生长方向定向传播。
通过这种方式，相控阵CT无需采用二氧化钛对探测器的微单元进行物理分割，从而实现了更小的像素尺寸和更高的空间分辨率。在MTF为10%的条件下，相控阵CT“复眼24”的空间分辨率可达到25lp/cm，达到与光子计数CT相同的数量级。
三、超高清医学影像时代，AI成为必需品
超高端CT竞争激烈，接下来的热门领域是影像人工智能。
目前主流的螺旋CT分辨率为512*512，每个患者的影像存储大小大约在200-300MB之间。而一些光子计数CT的分辨率则提高至2048*2048，此外，相控阵CT“复眼24”的分辨率为3072*3072，单张切片的像素数量可达到千万级别，因此生成的单个患者影像的大小约在10GB到20GB之间。
对于医生来说，新一代CT高清影像不仅能够展现更细致的患者图像，同时也导致了工作量的大幅增加。在这种情况下，基于AI的影像预处理几乎成为了一种必不可少的工具。
然而，影像AI公司在训练过程中使用的图像几乎都是512*512的大小，现有的许多算法无法适应更高分辨率的图像，因此需要进行重新设计和训练。
对于他们来说，开发能够处理高质量图像的算法既是一个挑战，也是一个机遇。
另外，新一代CT技术所提供的更高清、更高质量的数据也在推动数字孪生技术的进步。
基于这些数据，未来的诊断和治疗有可能先在数字孪生体上进行模拟，从而为患者提供更高效、更加精准的医疗服务。
四、超高端CT之争，产能将成为决定因素
相关企业透露，纳米维景的相列阵CT“复眼24”已完成临床试验，预计将在年底前获得NMPA的批准，正式开始销售。东软医疗的NeuViz P10于今年3月进入国家药品监督管理局的创新医疗器械特别审查程序，预计明年有望获得相关许可证。
然而，获得证书并不等于可以进行大规模商业化。不论是CTZ、CdTE还是深硅，都距离量产还有一段距离。
目前，西门子医疗显然处于领先地位，在日本冲绳和德国福希海姆设有CdTe生产工厂，但其产能仍未满足市场需求。东软医疗、联影医疗和纳米维景则位居其后，也同样需要提前规划产能问题。
根据相关人士的推测，GE医疗之所以尚未发布光子计数CT，主要是因为他们仍在思考该设备的市场定位。他们希望光子计数CT不仅能在顶尖医院中使用，而是希望各级医院都能受益于这项技术。因此，他们仍在探索更优的“深硅”制造方法，以确保在提高产量的同时，能够提供更优质的性能。
总体而言，无论哪种CT技术取得突破，都将为中国的医疗体系注入新的活力。
在仅仅2024年这一年中，国内医院已经使用西门子医疗的光子计数CT进行了近10万次扫描，并发表了超过40篇权威期刊论文。
等到明年更多“下一代”CT设备上市，我们有望见证更多出色的科研成果浮现，从而推动中国的医疗水平向世界前沿迈进。