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行业观察丨全球首个深硅探测器!GE光子计数CT进入临床!

时间:2021-11-29 14:01:21来源:本站原创作者:佚名点击:

来源:器械之家


据媒体报导,GE的光子计数CT技术已于近日首次展开大规模临床试验,试验将由卡罗林斯卡大学医院Karolinska Institutet和MedTechLabs监督展开。

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GE的光子计数CT技术是全球首个采用了深硅探测器的光子计数CT技术。

这一探测器能够在不影响计数率和光谱分辨率的同时提供出色的空间分辨率,发掘出光子计数CT的全部潜力。

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2020年11月,GE 收购了一家专门从事研发光子计数CT硅探测器的瑞典初创公司Prismatic Sensors AB,获取了其纯硅探测器技术。相比其他材料,硅作为探测器半导体具有许多优点,包括其纯度,丰度和普及的制造设施。

与传统CT系统中将X射线转换为图像的两步过程不同,光子计数技术采用了一步转换过程,由X 射线光子直接转换为电流,然后生成医疗图像。

依靠这项新技术,能够分别评估每个光子和任何一个光子的能量水平,最大程度的还原物质的本真被认为是未来CT的发展方向。

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前不久西门子医疗才推出了全球首台光子计数计算机断层扫描系统NAEOTOM Alpha,与GE不同,西门子医疗采用了碲化镉作为探测器的材料。那么GE的光子计数CT又有哪些特点呢?请看器械君的详细分析。

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深硅探测器

在传统的能量积分探测器(EID)通常是由“闪烁体+光电转换器件”组成,其中闪烁体,如硫化钆或碘化铯,可将X射线光子转化为可见光信号,再由光电转换器件进行光电转换。

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这一过程中,光子向各个方向传播,造成的信号损失会导致空间分辨率降低,同时这个过程也无法提供每个光子的能级信息。

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光子计数探测器由半导体材料制成,可将X射线光子直接转换为电信号。在这种情况下,可以单独计算击中探测器的每一个光子,从而产生更准确图像。此外,每个光子的能级可以被量化,产生高质量的光谱信息。

光子计数CT技术能够提高光谱和空间分辨率,减少辐射,并增强对比度与噪声比。这可以帮助临床医生在早期阶段为小血管,血管病变和恶性变化提供更详细的图像。因此,光子计数CT有可能显着提高肿瘤学,心脏病学,神经病学和许多其他临床CT应用的成像性能。

GE的研究人员于1993年开始研究光子计数CT,并于2006年开发了世界上第一个使用镉基探测器的光子计数CT原型。

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经过三十年的研发,GE选择Deep Silicon作为其光子计数CT探测器的首选半导体材料,Deep Silicon探测器由纯硅制成,作为一种半导体材料,硅具有许多优点,包括其纯度,丰富性和广泛的基础制造设施。

同时这一选择也面临着种种难题,其中最主要的挑战是硅具有相对较低的原子序数,因此当硅板正面朝上放置时,会由于材料太薄而无法吸收足够数量的光子。

GE通过一种专利的方法解决了这一问题。将硅传感器的侧面朝上,便有足够的深度处理极高的光子通量,每秒可计算数亿个光子,从而创建比一般CT系统更清晰的图像。这一处理使探测器具备了尽可能长的吸收长度,这就是为什么它被称为"深硅Deep Silicon"。

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光子计数CT风口到来

光子计数CT相对传统的CT具有更高的剂量效率、精确的能量分析和超高的分辨精度。

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本次试验的主要目的是研究深硅探测器技术的性能,并与标准CT技术进行比较,提出优化图像处理的方案。

在这项研究之后,研究小组计划对更多的参与者进行后续评估,以进一步提升图像质量,同时专注于模式识别(AI),数据管理和视觉信息优化的额外研究和开发。

MedTechLabs主席Clara Hellner表示:"这项技术的潜力是巨大的,我们很高兴能够协助它持续发展,我们在卡罗林斯卡大学医院建立了CT实验室,进行临床研究。标志着这一光子计数CT迈出了令人兴奋的第一步,有朝一日它将使全球数百万患者受益。”

GE Healthcare分子成像和计算机断层扫描总裁兼首席执行官Jean-Luc Procaccini分享道:"我们正处于医疗保健领域革命性的风口。”

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“虽然仍在开发中,但我们相信带有Deep Silicon探测器的光子计数CT能够更快地为临床医生和患者提供更多信息,以帮助减轻医疗压力,改善患者预后。我们对与合作伙伴的发展方向充满信心,并相信这项技术有可能成为CT成像和患者护理向前迈出的重要一步。”

从收购Priresmatic Sensors AB到临床试验,GE仅用了不到一年的时间。

Priresmatic Sensors AB成立于2012年,是瑞典斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的分拆公司,是用于光子计数计算机断层扫描(PCCT)的深硅探测器技术的领导者。

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对于这家公司取得的成果斯坦福大学放射学教授Norbert Pelc这样评论:"光子计数CT的挑战在于开发能够处理非常高光子通量的探测器,同时提供良好的能量分辨率并保持或提高空间分辨率。当然,探测器也必须以合理的成本制造。而Prismatic Sensors的科学家和工程师已经得到了巨大证明,他们已经实现了这一点。我预计这对CT领域的影响将是巨大的,例如,提高剂量效率,特别是低剂量获取组织特异性的应用。我们几十年来没有看到这种幅度的改进,并且每隔一段时间空间分辨率显着提高,CT的效用也会提高。这非常令人兴奋。”

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海内外厂商加快布局

西门子医疗NAEOTOM Alpha

西门子医疗于11月18日召开了新闻发布会,宣布全球首台光子计数计算机断层扫描系统NAEOTOM Alpha正式上市。

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NAEOTOM Alpha已在美国和欧洲获得临床使用许可,能够生成详细的3D图像,并具有双源设计,旋转速度为 250毫秒,时间分辨率为 66 毫秒,足支持以任何心率的扫描患者。

同时NAEOTOM Alpha能够基于图像的光谱信息创建虚拟的无钙图像,使高度钙化患者也能进行冠状动脉CTA检查。

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西门子医疗在光子计数探测器中使用了碲化镉晶体,是目前业界唯一一家能生产这类半导体探测器的企业,并设计了制备碲化镉晶体完整的工艺流程。

佳能正在进行合作研发

据9月7日报道佳能医疗正在与日本国家癌症中心和柏东医院合作,研究光子计数CT的潜力。

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佳能医疗和该中心的探索性肿瘤学研究和临床试验中心(NCC-EPOC)将使用光子计数CT的定量功能来评估化疗药物对恶性肿瘤的治疗效果。他们还将分析不同的组织特征,以获得广泛医学领域的临床见解。

佳能在日本的成像诊断系统市场份额排名第一,致力于加快下一代CT设备的实际应用研究。

国产厂家积极布局

东软、联影也分别在光子计数CT方面有着自己的计划。

早在2018联影全球创新大会上,时任CT事业部CEO的黄翔宇博士就曾表示:“在可以预见的将来,联影将推出光子计数CT”。

在东软医疗今年5月31日向港交所提交的招股书中可以看到,光子计数探测器CT是研发目标之一。



光子计数CT 毋庸置疑是当今最受瞩目的热点之一,FDA于2021年9月30日批准Naeotom Alpha时表示,这是CT扫描仪技术革命的开始,是CT领域近十年来首次取得的重大技术进展。

有专家评论,未来,每台CT都将是光子计数CT,让我们期待着更多光子CT新技术的到来吧!



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