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中国高端影像设备制造终于走到了世界最前沿

赵泓维 2025-08-27 08:00

昨日,中国高端医疗设备制造又一次完成重大突破。

 

国家药品监督管理局对外披露,东软医疗、联影医疗自研的光子计数CT同日通过NMPA审评审批,在“下一代”CT的角逐中先下一城。

 

光子计数CT的价值在于其为CT带来了质的飞跃。它突破了当代螺旋CT的成像瓶颈,具备更高空间分辨率成像、更低辐射剂量成像、直接多能谱成像等优势,能够帮助科研人员更深入地洞察人体信息,极大程度推进了精准诊疗的发展进程。

 

在跨国企业主导高端医疗设备制造行业百余年后,中国高端影像设备制造终于跑到了世界的最前沿。

 

设备突破外,他们还建成了生态


光子计数CT的自研有多难?

 

从2016年启动预研,到2025年获批上市,东软医疗用十年时间。

 

东软医疗本次获批的NeuViz P10搭载了碲锌镉(CZT)光子计数探测器,通过CZT半导体晶体直接捕获并读取单个X射线光子信息,实现“光子直读”,进而实现超高清、超低剂量和多能量成像突破。

 

谈谈NeuViz P10的参数。

 

东软医疗对外披露,NeuViz P10能够实现50 lp/cm的空间分辨率,优于佳能光子计数CT TSX-501R空间分辨率40 lp/cm,后者于今年6月获NMPA批准,同样采用的是CZT探测器。

 

时间分辨率方面, NeuViz P10搭载了新一代超音速平台,结合iCMC(智能心脏运动伪影校正)技术,实现19ms的超高时间分辨率和全心运动补偿。这一支撑参数下,NeuViz P10在临床中能有效抑制运动伪影,在高心率、心律不齐等复杂条件下也能获得清晰的冠脉图像(支架、钙化、斑块显示更清晰)。

 

在展示了更为细节患者影像的同时,光子计数CT也会带来了数倍于过往的工作量,此情况下,基于AI的影像预处理几乎可以视作一件必需品。

 

所以,除硬件方面的创新,东软医疗为NeuViz P10量身定做的17项AI技术亦是亮点所在。这些AI覆盖扫描前智能规划、扫描中参数调控、扫描后深度学习重建及智能后处理诊断,理论上能够进一步提升医学研究者的科研效率。

 

目前,东软医疗在临床科研中的合作方包括北京协和医院、四川大学华西医院、中国医科大学附属第一医院、首都医科大学附属北京天坛医院等顶级三甲医院展开深度临床科研合作,有望在更多复杂病种应用光子计数CT,加速其临床价值的转化。

 

联影医疗此次披露的数据主要集中于探测器面积和辐射剂量方面。

 

在探测器路径上,联影医疗同样选择了CZT作为探测器材料。据悉,联影光子计数CT在实现超高分辨率成像时,探测器的像素面积减小到原来的1/9,可以呈现更细微病变结构。同时,联影医疗通过创新的校正算法和重建算法,解决了像素面积减小导致的信号强度降低的问题,抑制噪声并保证了图像质量。

 

针对光子计数CT数据量较大,难以处理这一痛点,联影医疗已实现全准直覆盖的超高分辨率成像,在心脏等需要大范围覆盖的检查中可做更深一步的探索。除此以外,光子计数CT实现了大幅降低辐射剂量,降低率可达60%到70%,甚至在某些组织器官可降低80%到90%,让患者CT扫描更安全。

 

图片3.png 联影光子计数CT心脏成像

 

生态方面虽未披露相关信息,但有联影智能、联影智融等企业提供的能力支撑,联影医疗有能力在诊断乃至治疗领域迅速建成体系。

 

目前,联影医疗的首批光子计数CT入驻中山、瑞金医院。截至目前,联影医疗围绕这一自研光子计数CT已发表10多篇顶级期刊文章,累计提交110多项专利。

 

突破准入,只是一个开始


尽管在注册准入上取得了先发优势,但要将这些优势转化为壁垒,两家企业一需要攻克产能问题,二需要取得市场的认可。

 

为了将光信号引导至光学光子传感器并形成像素,传统能量积分探测器(EID)依赖钆硫化物(GOS)或碘化铯(CsI)闪烁晶体,进行“X射线-可见光-电信号”的间接转换路径。这个过程中需要使用反射隔栅或其他结构来切割或分隔探测器,以确保每个像素独立接收光信号,光电吸收效率仅60%且存在光散射损耗。此外,当探测器抵达320排时,探测器切割的最小单位已接近极限,难以进一步提升探测器数量。

 

相较之下,光子计数探测器(PCD)采用碲化镉(CdTe)、碲锌镉(CZT)等宽禁带半导体材料,能够直接将沉积的X射线能量转换为电信号,不需要再使用反射隔栅。因此,使用PCD允许在不损害几何检测效率的情况下显著减小探测器像素尺寸,光电吸收占比可超过95%。

 

不过,CdTe、CZT的物理特性优势也意味着他们的量产难度极大。在自然界中,碲化镉需要300万年才能生成;碲锌镉则不存在于自然界,需要满足极端条件才能合成。

 

因此,光子计数CT带来的革命不仅是成像模式的革命,更是材料科学革命。光子计数CT的量产,自然依赖于CdTe、CZT半导体材料的量产。

 

目前通过主流审评审批的光子计数CT中,西门子医疗选择的是CdTe路径。CdTe具有高原子序数、高密度以及宽带隙(wide band gap)等特性,其最佳工作射线能量范围几乎覆盖了所有医疗影像、安检、无损检测设备工作时的射线能量,被认为是实现X射线多能谱光子计数技术的最佳材料。

 

此外,CdTe探测器较高的原子序数意味着它具备更高的光电吸收效率,而高载流子迁移率与寿命可确保更多的载流子运输至电极而不被中途俘获,使其探测器对60keV 射线的探测效率达到95%以上。在能量分辨率方面,CdTe高电阻率还能保证探测器在高工作电压下实现极小的漏电流,CT运行的噪声也随之减小。

 

为突破CdTe量产,西门子医疗花了超过10年时间,斥资超6亿欧元。2023年,西门子医疗又投资8000万欧元在德国福希海姆建设全新的半导体工厂,预计2026年投入运营,扩大量产规模。

 

东软医疗、联影医疗此次获批的设备及佳能医疗的TSX-501R都以CZT作为探测器原料。CZT与CdTe同属Ⅱ-VI族化合物,性能、优点大致相似,但CZT密度更小,电阻率和禁带宽度更高,具有更优的空穴传输性能和电荷搜集效率,在室温下性能表现更好。

 

据医工研习社相关文章介绍:我国长期从事CZT探测器研究的介万奇教授,其研制的以CZT晶体为核心的尺寸仅手机大小的γ辐射剂量仪,能探测到“0.18μSv/h”,这是宇宙本底射线的辐射量,可见CZT的灵敏度能达到物理极限。

 

目前,加拿大Redlen、中国先导医疗能够实现CZT探测器模块的量产。联影医疗亦与陕西迪泰克共研CZT探测器,但尚未披露研发进展。

 

除了CdTe、CZT外,GE医疗也在尝试深硅(Si)路径研发探测器。有业内人士透露,GE医疗也已完成深硅光子计数CT的研发,但未向外披露进展。


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 探测器技术路径

 

量产之外,国产设备还需要耗费时间和精力取得市场的认可。国内光子计数CT的中标价格在4500万元-5500万元这一区间,价格偏高,医院采购时可能会偏向于选择临床实证的产品。

 

因此,在商业化初期,国产光子计数CT可能需要合作更多顶尖医院,取得更为丰富的实证数据,或是适当调低价格,越过初期,便是光明。

 

“下一代”CT之争刚刚开始


目前国内已经购置光子计数CT的医院数量在20家左右,还有大量需求尚未得到满足。

 

因此,除了东软医疗、联影医疗外,还有不少中国企业瞄准了“下一代”CT这个风口,试图引领中国医疗设备高端制造。

 

10天前,先导科技集团同样发布了全自主知识产权的量子流光子计数CT系统——VITA Genesis。先导科技集团在其发布会上透露,VITA Genesis的CZT探测器方案为自主研发,攻克了7N级超高纯原料提纯、CZT晶体量产、芯片与器件设计开发、数据校正及重建算法开发等光子计数CT核心难题,理论上已经打通光子计数的每一个核心关卡。

 

目前,先导医疗的VITA Genesis 已完成临床前研究。有CZT探测器量产优势在手,VITA Genesis可在拿证之后有望迅速扩大产能,具备后来居上的潜力。

 

此外,也有纳米维景另辟蹊径,尝试通过“相控阵CT”对CT成像模式进行创新,实现与光子计数CT同一数量级的分辨率。

 

据企业透露,相列阵CT“复眼24”已经完成了临床试验,有机会在2025年内获得NMPA审批。

 

从一家独大到群雄竞逐,国内影像设备制造业的繁荣证实了中国有能力在高端制造业中同时孵化多级力量,形成良性竞争格局,共促产业进阶。

 

若将这一科创模式成功复制,我们或能在医疗乃至医疗之外的领域完成突破,让更多高尖端行业闪耀“中国智慧”。

赵泓维

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