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高瓴青睐，业界首台静态CT发布，它是打破CT技术困局的利器吗( 二 )


探测器环的特别之处在于独有的、模块化的光子流探测器 。 这款探测器有别于传统螺旋CT的积分探测器 ， 也不同于光子计数探测器 。 是国际上第一次将光子流概念引入到CT领域 。 纳米维景自研的高度集成化的信号处理模块可以对图像采集进行硬件加速 ， 实现数据传输零失真 。
双环结构以静止成像创新性地解决了以往螺旋CT设备机械旋转速度和器件所能承受离心力的限制问题 ， 可以轻松实现每秒数十圈的高速旋转 ， 并在扫描过程中避免了产生类似于螺旋CT高速旋转带来的拖尾效应 ， 信息捕捉更清晰 ， 扫描辐射量也会大幅度降低 。 目前 ， “复眼24”的探测器内生层具备288层信号的能力 。
用一句话进行简述：静态CT技术与顶级螺旋CT相比 ， 其时间分辨率提高了10倍、空间分辨率提高了64倍； 并且可以实现多能谱成像 。
据纳米维景透露 ， “复眼24”并非静态CT的极限 。 事实上 ， 纳米维景的下一代静态CT“复眼36”正处于研发之中 ， 新一代的产品中 ， 无论是时间分辨率、空间分辨率 ， 还是质谱识别的元素种类 ， 都将获得进一步的提升 。 而在自研情况下 ， “复眼24”能够以媲美GPS高端CT的价格走向市场 。
为什么要实现CT的国产替代
颠覆式的技术路线 ， 是一种“弯道换车”的思路 。 静态CT是与螺旋CT拥有完全不同的复杂系统 ， 其所需要的所有零部件都无法在市面上采购到 。 现有的国际供应链不能提供静态CT所需要的芯片、探测器、闪烁体、小型阵列球管、窄脉冲高压发生器等等核心部件 。 要实现静态CT ， 就必须把这些核心部件都要一一攻破 ， 才能实现这一里程碑式的创举 。
“中国是全球CT设备制造商数量最多的国家 ， 但在高端球管、高端探测器等核心零部件上 ， 却一直依赖于美国、德国的进口 。 换言之 ， 国内企业一直缺乏独立打造最顶尖CT的能力 。 ”曹红光告诉动脉网 。 “为了防止技术上被’卡脖子’ ， 实现上游核心零部件的独立自主 ， 这是纳米维景一直以来的期许 ， 也是纳米维景一直以来在做的事情 。 ”

高瓴青睐，业界首台静态CT发布，它是打破CT技术困局的利器吗
本文插图


CMEF“复眼24”发布现场 ， 右2为曹红光博士
因此 ， 纳米维景自创立以来 ， 开始了一系列静态CT核心部件的研发 。
首先是处理X光的分割 。 在螺旋CT上 ， 闪烁体通常提供的是一束完整的激光 ， 通过网格切成一条一条的缝 ， 进而实现像素化 。 由于静态CT的像素大小大概是螺旋CT的1/64 ， 这意味着要通过同样的流程成像 ， 必须将网格进一步精细化 。
对于这个问题 ， 纳米维景透露了一种新的材料生长技术 。 通过这种技术 ， 纳米维景可以培养一种比静态CT的像素更精细的材料 ， 进而实现X光的精密分割 。
其次是核心部件探测器 。 对于静态CT这一理念 ， 国际上公认其必须拥有光子计数探测器作为支持 。 但在纳米维景看来 ， 提取单一光子的光子计数探测器不能满足静态CT的要求 。 为此 ， 在科技部的支持下 ， 纳米维景研发出了全球首个光子流探测器 ， 这是打造静态CT的关键 。
球管更是自研的核心 ， 涉及静态CT的成本与其扩展性 。 由于静态CT以射线源阵列轮流曝光切换替代螺旋CT旋转 ， 无需考虑向心力问题 。 因此其CT的球管围绕人体排列 ， 一圈可排列24个球管 。
由于球管的数量与设备价格、成像质量均为正相关 ， 因此 ， 要实现静态CT的市场化 ， 纳米维景需要通过自研的方式降低球管成本 ， 并尽可能将其小型化 ， 以配置更多球管 。
小型化并非易事 ， 西门子的一款双源CT ， 在置入两个球管、两个探测器后 ， CT内部的空间便已满满当当 ， 而纳米维景可以将成套的球管和高压部件排进24组 ， 足见其设计优势和硬实力 。
最后一个核心部件是窄脉冲高压电源 。 螺旋CT的球管发射的是连续的X射线 ， 而静态CT没有旋转 ， 必须是每个球管轮流瞬间的脉冲发射X射线 ， 这需要通过窄脉冲快速切换技术 ， 精准控制闪烁时间 ， 并尽可能提升闪烁频率 。
开关二字看起来简单 ， 但由于射线的发射需要140kV的高压电源作为支持 ， 且需在数微秒级实现快速开关 。 这一项技术的成功研发 ， 同样为纳米维景筑起极高的技术壁垒 。
做完了这些 ， 整个静态CT的核心技术便已基本塑造完毕 。 但在曹红光看来 ， “工匠精神”不应因为做到了核心部件的完美制造而忽视了细枝末节 。 “你看到的每一个核心部件都是我们自己制造 ， 我们的供应链是建立在国内的 ， 这是纳米维景的坚持 。 ”

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