中国科研团队推动光子CT技术革新，开启医学影像清晰化新时代
当X射线穿透人体，骨骼与肺部等组织的形态得以清晰呈现，为医生的诊断提供关键依据。如今，一种更为先进的CT技术正在逐步替代传统模式——它不仅能够精准识别骨骼内部的微小裂痕，还能捕捉组织间细微的能量差异。这项突破性成果，由西北工业大学材料学院辐射探测材料与器件团队推动发展，标志着医学影像领域正迈入前所未有的清晰时代。
在传统CT技术尚在应对图像噪点问题的同时，西工大团队已经实现了CT探测器“光子级分辨率”的跃升。他们自主研发的碲锌镉（CZT）光子计数CT技术，不仅可识别0.1毫米级的微小结节，还能精确分析X射线光子的能量特征，并将整体辐射剂量降低至传统CT的十分之一。这项技术革新被业内广泛称为“医学影像的光子革命”，其背后究竟有何奥秘？
“逐光子成像”的CT，究竟有多强大？
CT成像已成为临床诊断中不可或缺的工具，从肺部微小结节到复杂骨折，其应用广泛且重要。然而，传统CT在分辨率和辐射剂量方面仍存在明显短板。
光子计数CT成像芯片走向产业化
在常规CT检查中，X射线以密集脉冲的形式轰击探测器，仅能记录总强度，而无法识别单个光子的能量属性。西工大团队研发的CZT探测器则突破这一限制，能够对每一个X射线光子进行捕获和能量分析，如同拥有“分子级”的识别能力。
“这就好比从黑白电视升级到8K超高清电视。”团队成员徐教授表示，“这项技术不仅让肺部0.1毫米的结节无所遁形，还能通过光子的能量差异，直接区分血管壁的钙化斑块与碘对比剂。”数据显示，该技术使早期肺癌筛查中的患者辐射风险下降了85%。
那么，光子计数CT到底是什么原理？传统CT中，X射线穿过人体后会先通过闪烁晶体转换为可见光，再经过光电倍增等步骤形成图像。这一过程往往伴随着信号衰减和误差，从而影响图像质量。
而光子计数CT则彻底简化并优化了这一流程。它能够直接、逐个地记录X射线光子，对每个光子进行计数与分析，如同为每个光子建立“身份档案”，从而还原出更清晰、更立体的影像。该技术不仅能显著提升图像质量，还可生成多个“能谱图像”，为医生提供多维度、立体化的诊断信息。
光子计数CT的核心优势源自其独特的探测器结构。不同于传统CT的间接成像方式，X射线光子可直接被CZT探测器捕获并转换为电信号，省去了复杂的中间转化过程，从而减少信号损失，显著提升成像效率。这一创新不仅增强了成像清晰度，还能通过能量分辨率区分不同组织类型，为医生提供更丰富的诊断依据。
碲锌镉（CZT）探测器：光子计数CT的核心支柱
光子计数CT的成像能力，依赖于探测器材料的突破性发展，而碲锌镉（CZT）正扮演着关键角色。CZT是一种可在常温下运行的半导体材料，具有对X射线高度敏感的特性。西工大团队正是基于这一特性，突破关键工艺瓶颈，推动其在医学影像领域的广泛应用。
迪泰克公司生产的CZT晶锭
CZT探测器的最大优势在于其对光子能量的精确识别与计数能力。通过这种方式，医生可以获得更清晰的图像，尤其是在检测微小病变时，其高灵敏度可捕捉到肉眼难以察觉的细节。这种高精度成像能力，使光子计数CT在早期疾病筛查中展现出巨大潜力。
那么，CZT探测器究竟有何优势？
- 高探测效率：CZT可捕获更多X射线光子，使图像更亮、结构更清晰。
- 高能量分辨率：其具备类似“指纹识别”的能力，可精准识别每个光子的能量，帮助医生区分不同类型组织。
- 小像素与高速响应：像素精度可达数百微米，可精准捕捉肺部微小结节或血管病变，同时具备高速响应能力，适应急诊场景。
- 稳定性强：尽管灵敏度高，但在高强度临床使用中依然保持稳定的性能。
- 辐射剂量更低：在保证图像质量的前提下，辐射剂量可降至传统CT的五分之一至十分之一。
提升图像质量，降低辐射风险——光子计数CT的颠覆性表现
辐射剂量问题一直是传统CT面临的重要挑战。尽管CT已成为临床诊断的重要工具，但患者，尤其是儿童和孕妇，仍需在“影像价值”与“辐射风险”之间进行权衡。
光子计数CT技术通过CZT探测器的引入，实现了高质量图像与低剂量辐射的兼顾。在确保成像清晰度的同时，大幅降低辐射暴露，为患者提供更安全的检查方式。
此外，图像质量作为医学影像领域的核心指标之一，光子计数CT在低辐射条件下依然能够提供高分辨率影像，为早期疾病筛查开辟了新的路径。在肺癌、乳腺癌等高发疾病的早期检测中，该技术可提供更准确的诊断信息，有助于医生更早发现病变。
随着西工大团队的技术不断成熟，光子计数CT正逐步在临床中推广应用。无论是急诊处理、动态成像，还是对特殊人群的检查，它都能提供更高效、更精准的影像支持。
据悉，依托该项技术，团队成立的科技成果转化企业——陕西迪泰克新材料有限公司，已成为国内首家具备CZT材料及器件批量生产能力的企业。
在辐射探测材料与器件团队的推动下，光子计数CT技术正引领医学影像领域的变革，将工程创新与临床需求紧密结合，以看得更清、查得更准的技术实力，为医疗行业注入新的活力。