中国CT扫描的短板：探测器

  拙钝的探测器模糊了医学影像丨亟待攻克的核心技术

给奔跑的博尔特拍照，很容易“虚”。给跳动的心脏拍照，CT（电子计算机断层扫描）也有相似的难题。

雪上加霜的是，传统CT的断层“视野”太窄，就好比“门缝里看博尔特”，拍个全身还必须拍好几张拼出一幅图。

由于速度和视野的限制，给跳动的心脏准确成像是CT机诞生后几十年内没能达成的使命。近年来，一些进口高端CT机通过技术创新有所突破，主要是在探测器上下足功夫。

“进口的高端CT机为什么贵，一些实力雄厚的医院购买也要掂量掂量，主要贵在探测器上。”

一位医学影像设备研发人员介绍，每个探测器单元价值几万元，最高端的320排CT探测器要上千万元。

 

 

不掌握核心工艺

“排”是指CT扫描机探测器的阵列数，排数越多，探测器宽度越宽，一次扫描完成的宽度也就越大。如果CT探测器配备了320排探测单元，每排0.5毫米，一次扫描就可覆盖正常成年人的心脏。

在接收X射线的同时，探测单元还必须成矩阵地高速旋转，速度之快就像“武功高手”能让一个弧面围成一个“铁桶”，而每旋转一圈就要从2400—9600个不同角度对心脏的投影成像，感应速度要快，才能使整个心脏的一管一脉在这个“铁桶”里被捕捉。

心脏CT得到的重建图像

工艺方面，探测器的拼接工艺要求极高，排数越多生产工艺复杂程度成倍数增加。两个探测单元排列在一起，中间的间隙如何做到最小，多个单元如何排列才能让探测器单位面积上接收到X光的效率最高，这些都是工艺上要考虑的问题。

中科院自动化研究所、中科院分子影像重点实验室副研究员王坤表示

“探测器具体的制造工艺是商业机密，企业是不可能披露的。就好比相机镜头在专利中可以呈现如何设计并描述抛面形状，但不会透露加工方法和镀膜材料。”

中科院分子影像重点实验室团队做过一次调研显示，在传统医学成像（CT、磁共振等）上，我国最早的专利比美国平均晚20年。在专利数量上，美国是我国的10倍。这意味着整个产业已经完全掌握在国外企业的手里了，所有的知识产权，所有的原创成果，所有的科研积累都在国外，中国只占很少的一部分。更现实的情况是，在这一“赛道”中，已领先发展50年的国外龙头企业布下大量的“专利”壁垒，限制了后来者的跟随和超越。

材质是机密

 

“X光射线穿过生物体后，由探测器捕捉。探测器捕捉灵敏度如何，单位面积上能获得X光的感应力度如何，决定了探测器的好坏。”王坤解释，这取决于探测器使用的感应材质。

业内一篇题为《谁是顶级CT的老大？》的文章中列举了飞利浦、西门子等顶级医学影像设备制造商的CT机。对于探测器选用的材质，各大国际生产企业都讳莫如深，犹如独门机密般以代号性词语描述——GE将其Revolution CT的探测器晶体命名为“宝石”，而西门子则称其为“独有光子晶片”。

相关资料显示，CT成像系统中探测器的首选方案为闪烁探测器，其中的关键部分是可将入射的不可见X光子转换为可见光的闪烁晶体或荧光物质，完成后续成像。中国闪烁晶体从业的科研人员较少，闪烁晶体方面的人才培养单位只有上海硅酸盐所等个别单位，自主开发的新型闪烁晶体较少，晶体生长和性能研究方面的结合较少。

在晶体材料研发和生产的困窘之下，也有企业试图从海外谋求出路。例如，东软医疗于去年对国外某领先的CT探测器核心材料制造商完成战略投资。这样的购买行为是否会买回核心技术还需时日验证。

 

 

苦追无益，换条赛道破题

“目前国产医学影像设备的大部分元器件依赖进口”，王坤说，国内企业如果从头研发将根本无法盈利，而且至少要花10年、20年才能达到别人的现有水平。而到那个时候，最先进的医学影像技术又发生了变化，还是竞争不过国外的企业。

如何摆脱跟着别人走的窘境？业内人士认为，与其在过去的传统影像上竞争，不如在新的、更前沿的影像领域直接和国外展开竞争。

可竞跑的新赛道中就有“分子影像”，即通过把造影剂打到人体内标记生物分子，进而看到人体内基因、蛋白等分子变化，可直接在活体上看到体内分子活动。分子影像的概念1999年才在国际上被提出，我国2002年跟进。现在在该领域的论文发表、知识产权积累、国际国内专利数量上我国跟国外差不多。

“分子影像这条道路上，我国目前与国外齐头并进。”王坤认为，科学研究有基础才能支撑起产业的持续发展与竞争力。据了解，中国科学院分子影像重点实验室已研发出可在手术中导航的成像仪，在等待国家食药监总局的认证批准，其元器件全部实现国产化。相关的分子探针也已进入新药审批流程。

除了在新领域上抢占先机，国家也已经启动了相关研发计划，立项提出了明确的目标，推动高端CT仪的生产和制造，以解决高端CT依赖进口的“卡脖子”问题。

来源：科技日报