隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，CT已經(jīng)成了放射科的主力設(shè)備之一。相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，目前國內(nèi)CT保有量約為2.5萬臺(tái)。CT探測器是CT的核心部件之一，被稱為“CT的眼睛”。2018年，CT探測器設(shè)備市場價(jià)值約為14.8億美元，預(yù)計(jì)2017~2024年復(fù)合增長率為4.5%，2024年市值將達(dá)19億美元。雖然國內(nèi)各家廠家都推出了自主研發(fā)的CT探測器，但是CT探測器的發(fā)展還是到了瓶頸期。未來，CT探測器又該何去何從呢？

　　CT探測器的作用及分類

　　CT由X線球管、濾過器、準(zhǔn)直器、探測器以及機(jī)架組成。X線球管、探測系統(tǒng)和重建算法是對圖像質(zhì)量影響最大的三個(gè)CT組件。  CT探測器就是將已經(jīng)通過人體衰減后的X線轉(zhuǎn)換為光電信號，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得以識別并且計(jì)算出相應(yīng)的信息。探測器轉(zhuǎn)換材料應(yīng)有效地檢測（即吸收）入射的X射線量子并將其轉(zhuǎn)換為光（對于閃爍材料）或直接轉(zhuǎn)換為電信號（對于直接轉(zhuǎn)換材料）。轉(zhuǎn)換臺(tái)對整體成像性能的極強(qiáng)影響使得閃爍體和直接轉(zhuǎn)換材料成為成像檢測器的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目。轉(zhuǎn)換材料的主要特點(diǎn)是：探測效率、靈敏度、空間分辨率和時(shí)間分辨率。

　　CT探測器主要分為固體探測器和氣體探測器。其中，固體探測器按照閃爍體的材料區(qū)別，又分為閃爍探測器和稀土陶瓷探測器；氣體常用高壓疝氣。現(xiàn)代CT被廣泛使用的是稀土陶瓷探測器，它實(shí)際上是摻雜了釔之類金屬元素的超快速氧化陶瓷，采用光學(xué)方法使這些材料和光電二極管結(jié)合在一起。其特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、光電轉(zhuǎn)換效率高、X線的吸收率達(dá)99%、余暉小且容易進(jìn)行較小的分割（閃爍體是陣列探測器小單元的組成部分，尺寸越小，空間分辨力越高）。

　　目前，許多實(shí)驗(yàn)小組正在評估新材料，以用于現(xiàn)代CT應(yīng)用。一種非常有前途的材料是(Lu,Gd,Y,Tb)3(Ga,Al)5 O 12類型的石榴石。這些材料可以單晶和多晶陶瓷形式提供，具有出色的透光性，增加的光產(chǎn)量，非常短的衰減時(shí)間以及與光探測器的光譜匹配性提高。

　　CT探測器國內(nèi)市場分析

　　我國醫(yī)療影像市場廣闊，未來仍有較大潛力：2017年中國醫(yī)療影像市場規(guī)模達(dá)到511億元，占全球醫(yī)療影像市場17.4%；2010年至2017年，中國醫(yī)療影像市場規(guī)模的復(fù)合增長率達(dá)到6.5%，遠(yuǎn)超全球增速1.0%（見圖1）。

圖1

　　從國內(nèi)政策支持上看，特別審批通道鼓勵(lì)本土企業(yè)創(chuàng)新，國產(chǎn)替代走向正軌。醫(yī)療影像進(jìn)出口價(jià)差較大，部分優(yōu)勢領(lǐng)域存在國產(chǎn)替代機(jī)會(huì)。中國主要醫(yī)療影像設(shè)備平均進(jìn)口金額是出口金額的2~12倍：從2018年醫(yī)療影像設(shè)備進(jìn)出口數(shù)據(jù)來看，CT設(shè)備進(jìn)口金額是出口的6倍。借此，國家通過特別通道，比如采購國產(chǎn)設(shè)備無需醫(yī)療配置證等方式，支持國產(chǎn)影像設(shè)備。2018年10月，國家衛(wèi)生健康委員會(huì)發(fā)布《2018-2020年大型醫(yī)用設(shè)備配置規(guī)劃數(shù)量分布表》，明確大型醫(yī)療設(shè)備采購計(jì)劃，其中大部分為醫(yī)療影像設(shè)備。

　　醫(yī)療影像產(chǎn)業(yè)鏈可細(xì)分為六個(gè)環(huán)節(jié)：分別為原料生產(chǎn)、零部件生產(chǎn)、核心組件制造、主機(jī)制造、系統(tǒng)集成和醫(yī)院。其中原料和零部件屬于上游，核心組件和主機(jī)屬于中游，系統(tǒng)集成和醫(yī)院屬于下游。中游為醫(yī)療影像核心環(huán)節(jié)：探測器、高壓發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等均為醫(yī)療影像產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。

　　2018年，探測器設(shè)備市場價(jià)值約為14.8億美元，預(yù)計(jì)2017-2024年復(fù)合增長率4.5%，2024年市值將達(dá)19億美元。雖然國內(nèi)廠商已經(jīng)相繼推出和創(chuàng)新設(shè)計(jì)了自己的探測器，但是探測器背后的一些核心元件還是依靠進(jìn)口。例如：傳感器。傳感元件是數(shù)據(jù)采集的重要環(huán)節(jié)之一，不同成像領(lǐng)域?qū)��?yīng)不同的傳感器，是決定成像質(zhì)量的關(guān)鍵物理部件，預(yù)計(jì)2022年不同技術(shù)醫(yī)療影像傳感器市場總額將達(dá)到545億美元。另外還包括信號鏈。信號鏈?zhǔn)菙?shù)據(jù)采集和處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理信號鏈模擬芯片在醫(yī)療影像半導(dǎo)體領(lǐng)域重要性增加。醫(yī)療影像領(lǐng)域以信號鏈為主的模擬芯片重要性提升：醫(yī)療影像行業(yè)對分辨率、安全性等需求不斷增長，使其半導(dǎo)體含量繼續(xù)增加，預(yù)計(jì)2020年全球醫(yī)療影像半導(dǎo)體相關(guān)元件出貨量達(dá)到73000件；其中模擬芯片占比從2014年8.6%提升至2020年20.5%。如果國產(chǎn)公司能在探測器相對應(yīng)的關(guān)鍵元器件上面有自主創(chuàng)新，即使目前探測器新研發(fā)技術(shù)遇到瓶頸期，也還是可以在國內(nèi)市場上有所提升。

　　CT探測器廠商及代表性產(chǎn)品

　　西門子醫(yī)療  德國西門子是領(lǐng)先的醫(yī)療技術(shù)公司。在上海擁有西門子亞洲培訓(xùn)中心，以及裝配工廠和研發(fā)中心。在深圳有西門子磁共振研發(fā)生產(chǎn)部門。以SOMATOM? X.cite為例，使用的是StellarInfinity detector?，Stellar探測器是西門子醫(yī)療集團(tuán)的首個(gè)完全集成的探測器。常規(guī)的檢測器模塊依靠信號處理板，其中光電二極管與模數(shù)轉(zhuǎn)換器分開布置。這會(huì)導(dǎo)致電子噪聲，因?yàn)樾盘栐诙�極管和轉(zhuǎn)換器之間的傳播距離相對較長。在Stellar探測器中，簡化了電路板，并且將轉(zhuǎn)換器直接布置在光電二極管下方。由于來自光電二極管的模擬信號被直接轉(zhuǎn)換為可靠的數(shù)字信號，因此這種完全集成降低了電子噪聲，從而顯著提高了信噪比（SNR），從而優(yōu)化了劑量效率和圖像質(zhì)量。更高的通道密度和新的幾何形狀甚至在復(fù)雜區(qū)域中也可提供均質(zhì)的圖像質(zhì)量，具有完全電子集成的TrueSignal技術(shù)，邊緣技術(shù)可生成0.5毫米的圖像，單次采集層數(shù)可達(dá)128，空間分辨率0.3mm，最大旋轉(zhuǎn)速度0.3s。

　　飛利浦醫(yī)療 荷蘭飛利浦醫(yī)療致力于研發(fā)并提供全面的醫(yī)療保健解決方案，以為用戶提供物超所值的保健服務(wù)，包含從疾病預(yù)防、放射診斷到治療，再到健康管理以及監(jiān)測等。以IQon Spectral CT為例，通過新的雙層光譜檢測器為傳統(tǒng)的CT掃描增加了能譜分辨率。借助基于釔的閃爍體（GOS+）可以吸收99%的高能射線，NanoPanel棱鏡檢測器可同時(shí)識別高能和低能光子，不僅可以查看解剖結(jié)構(gòu)，還可以使用顏色來表征關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的組織密度含量。與傳統(tǒng)的雙能CT不同，能譜技術(shù)可以運(yùn)用于任何方式的掃描中。

　　GE通用醫(yī)療  美國GE醫(yī)療致力于成為引領(lǐng)精準(zhǔn)醫(yī)療的創(chuàng)新者，GE醫(yī)療提供智能設(shè)備、數(shù)據(jù)分析、軟件應(yīng)用和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)從疾病診斷、治療到監(jiān)護(hù)的全方位精準(zhǔn)醫(yī)療生態(tài)體系。以Revolution CT產(chǎn)品為例，在Revolution?CT上引入GSI Xtream，這是第一項(xiàng)旨在改善小病變檢測，組織表征和減少金屬偽影的體積能譜CT技術(shù)，從掃描到重建再到可視化，整個(gè)GSI體驗(yàn)得到了增強(qiáng)。借助GemstoneTM凈度檢測器，上文中所提到的石榴石探測器，有 0.25 msec 超高速 kV 切換功能，16cm寬度探測器，0.23 mm分辨率。

　　佳能醫(yī)療 日本佳能公司，佳能醫(yī)療系統(tǒng)從事用于疾病的早期診斷、早期治療的CT、MRI、超聲波診斷設(shè)備、X光診斷設(shè)備等影像診斷系統(tǒng)和檢查設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)。 以 Aquilion Precision為例，使用“微鋒”高精度切割技術(shù)從固體錠中切割生產(chǎn)閃爍體來實(shí)現(xiàn)的, 閃爍體探測器0.25mm，1792通道的16厘米的探測器，可采集320 圖像,最大旋轉(zhuǎn)速度0.35s。新的“微鋒”精密切割技術(shù)用于開發(fā)了可光學(xué)隔離的離散0.25 mm元件，從而允許光傳輸而不會(huì)發(fā)生串?dāng)_。

　　聯(lián)影醫(yī)療 聯(lián)影醫(yī)療公司成立于2011年3月，是目前國內(nèi)唯一一家擁有全線高端影像設(shè)備的公司。特別是全身一體化PETCT，更是開創(chuàng)了世界PETCT的中國制造。 以uCT780為例，使用的是閃爍體探測器，但是基于TSV（硅通道）技術(shù)，直接輸出數(shù)字信號，低輻射劑量與高圖像質(zhì)量兼而得之。0.5mm探測器單元,最大旋轉(zhuǎn)速度0.3s，可生成128層圖像。

　　明峰醫(yī)療  明峰醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司成立于2011年，由明峰集團(tuán)、國家先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)基金、浙江省人才基金、紹興創(chuàng)業(yè)基金及廣州越秀產(chǎn)業(yè)基金投資的高新技術(shù)醫(yī)療設(shè)備公司。公司總部位于浙江省紹興市，在中國杭州、中山、鄭州、重慶、成都，以及美國俄亥俄州Solon設(shè)有研發(fā)、生產(chǎn)中心。以QuantumEye 799為例，原創(chuàng)球面寬體探測器，512層圖像，可以產(chǎn)能譜圖像。

　　東軟醫(yī)療 東軟醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司是中國大型高端醫(yī)療設(shè)備的推動(dòng)者之一。東軟醫(yī)療目前擁有CT、MRI、DSA、XR、PET/CT、RT、US、IVD、MDaaS九大產(chǎn)品線，能夠提供放射影像、常規(guī)檢查、放療與核醫(yī)學(xué)、臨床應(yīng)用解決方案。以NeuViz Epoch 無極CT為例，使用全景追光者探測器---16cm軸掃+16cm螺旋覆蓋，0.259s的旋轉(zhuǎn)速度，0.17mm圖像分辨率。

　　安科醫(yī)療 深圳安科高技術(shù)股份有限公司是由中國科學(xué)院與美國Nasdaq上市公司Analogic于1986 年合資成立的中國最早的高科技醫(yī)療器械公司，是廣東省和深圳市最早的高新技術(shù)企業(yè)之一。公司主要從事高檔醫(yī)療電子設(shè)備的開發(fā)、生產(chǎn)和經(jīng)營，目前產(chǎn)品涉及醫(yī)療影像、醫(yī)療信息、醫(yī)療電子和治療等四個(gè)領(lǐng)域，有六大類、近三十個(gè)品種。以ANATOM128 產(chǎn)品為例，使用了optiwave光波探測器，以及非接觸滑環(huán)，可采集128層圖像。

　　目前，各家廠商CT的成像特點(diǎn)不同，CT探測器的特點(diǎn)也有一定的區(qū)別，而CT探測器內(nèi)部的稀有金屬材料，其實(shí)都并未完全公開。未來很長一段時(shí)間，CT探測器的發(fā)展還是取決于其材料的改變，以及切割技術(shù)方面的突破。此外，CT探測器后面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器核心部件仍然掌握在國外廠商手中，國內(nèi)市場潛力還是很大，核心技術(shù)還需取得突破。（作者單位：思宇醫(yī)械觀察）