2021年，西门子医疗率先将光子计数CT推向临床市场。此后，联影医疗、东软医疗等厂商陆续取得产品注册证，超高端CT市场逐渐形成多家竞逐格局。而直至今年3月，市场上方才出现GE医疗深硅光子计数CT Photonova Spectra获批FDA的消息。

Photonova Spectra相关动态

事实上，GE医疗是光子计数CT最早的探索者之一。早在1993年，GE医疗便已着手相关研究，并于2006年推出基于碲锌镉探测器的原型机。但为了在超高清成像与能谱成像之间实现新的突破，这家医学影像巨头却放弃了最初的研发方向，转而押注深硅技术路线，试图通过重构探测器架构实现其目标。

GE医疗的技术押注，无异于一场豪赌。

二十年过去，西门子医疗、东软医疗、联影医疗等厂商相继沿着CdTe/CZT（碲化镉/碲锌镉）技术路线走向商业化，而GE医疗深硅光子计数CT Photonova Spectra方才获批。

今年进博会上，GE医疗终于亮出了深硅光子计数CT这张牌。从技术先行到商业化后发，这家医学影像巨头能否赢回失去的时间？

先行者的转身

技术上的先行，为GE医疗积累了光子计数CT的研发基础，也让其逐渐认识到镉基探测器在实际应用中的技术挑战。

GE医疗研究人员Bruno De Man曾在2022年的一篇技术回顾中提到，CdTe、CZT在核医学成像领域表现良好，但CT对光子计数率的要求远高于核医学，材料中的杂质与晶体缺陷容易造成信号不稳定，限制探测器的计数速度。

这使得GE医疗转身破局需要寻找新的探测器方案。

事实上，GE医疗的研发团队很早便注意到硅材料的潜力。与镉基化合物半导体相比，硅具有材料纯度高、制造工艺成熟等优势，更重要的是，其电荷传输特性有望为高计数率下的稳定信号处理提供条件。

但硅也有一个明显短板，即对X射线的吸收能力较弱。要达到CT所需的探测效率，就必须让光子在硅材料中经过更长的传播路径。

转机出现在2015年。

这一年，GE医疗研究人员接触到了瑞典皇家理工学院教授Mats Danielsson及其团队。后者提出了一种不同寻常的设计思路：将硅探测器侧立，使X射线沿晶片长度方向入射，通过延长光子在硅材料中的吸收路径，弥补其吸收效率不足的缺陷。

这项被称为Edge-on的立刃式设计，让GE医疗看到了硅材料应用于光子计数CT的可能。

2020年11月，GE医疗宣布收购Prismatic Sensors，将深硅探测器技术纳入自身研发体系。在收购公告中，Prismatic Sensors创始人Danielsson指出，深硅有望在保持高计数率和空间分辨率的同时，进一步提升能谱分辨率。

这一技术潜力，契合了GE医疗对下一代光子计数CT的研发设想。相比单纯依赖材料本身的X射线吸收能力，GE医疗试图通过探测器结构与信号处理的创新，突破计数率、空间分辨率与能谱性能之间的相互制约。

在光子计数CT中另辟蹊径

在GE医疗看来，光子计数CT需要突破的从来不止图像清晰度。

今年进博会上，GE医疗CT首席科学家李剑颖博士在接受采访时，谈到了下一代CT的两个关键能力。一是“精”，即看得清人体内部的微小结构；二是“准”，即在看清病变之后，还要判断它究竟是什么，对周围组织产生了多大影响。

这一判断，恰好指向了光子计数CT当前面临的技术挑战。

经过多年的研发迭代，光子计数CT已经能够实现百微米级的超高清成像，清晰呈现微小血管、骨骼等精细结构。但在获得极高空间分辨率的同时，如何保留足够准确的能谱信息，依然是各家厂商需要解决的问题。

光子计数CT主流厂商技术路线

原因在于，空间分辨率与能谱性能并非完全独立。

为了获得更清晰的图像，探测器需要将像素做得更小。然而，像素缩小后，光子产生的电荷可能被相邻像素共同接收，形成电荷共享。在CdTe、CZT等镉基材料中，特征X射线荧光的产生与重新吸收，也可能干扰光子能量的准确测量。

进博会 Photonova Spectra

与此同时，CT扫描需要面对极高的X射线光子通量。当大量光子在极短时间内进入同一探测单元，还可能产生脉冲堆积，造成计数损失与能谱失真。

这些现象并非光子计数CT无法克服的缺陷，但要在超高清、高计数率和高能谱性能之间同时取得较好表现，对探测器设计提出了很高要求。

GE医疗选择深硅，正是希望在这些技术约束中找到新的突破空间。

进博会 Photonova Spectra

Photonova Spectra使用立刃式硅探测器，通过延长X射线在硅晶片内的传播路径，弥补材料吸收效率较低的短板。同时，采用多深度分段探测和并行读出设计，分散高光子通量下的信号处理负荷，缓解脉冲堆积造成的影响。

硅材料本身具有较好的电荷传输特性，结合探测器结构设计，有助于改善能量测量的准确性。GE医疗还通过钨隔片减少内部散射引起的信号串扰，进一步优化探测器的能谱响应。

在此基础上，Photonova Spectra采用8能量仓架构，将检测到的光子按照不同能量区间分类，为组织成分分析和物质定量提供更多数据。

这些设计共同指向一个目标，即在获得超高清空间信息的同时，尽可能保留准确且丰富的能谱信息。

进博会 Photonova Spectra

GE医疗的另一项创新，则是将上述能力整合进临床扫描流程。

Photonova Spectra采用8厘米宽体探测器，能够进一步缩短全器官扫描时间，例如肺部扫描最快约需1秒，心脏扫描约需3秒，并根据临床需求重建超高清图像与能谱图像。

按照李剑颖的解释，GE医疗希望医生能够通过一次检查，同时获取解剖结构与组织成分相关信息，而不必为了获得不同类型的图像反复扫描。其临床价值，也由此从单纯提升图像清晰度，向更丰富的疾病评估延伸。

按照这一思路，如果一次扫描能够同时提供可靠的解剖与能谱信息，部分患者便有机会减少追加检查，医院的诊疗效率也可能得到改善。

这也是GE医疗期望通过深硅技术实现的临床价值。

变局之中寻找生机

从GE医疗的技术选择来看，深硅并非简单的技术差异化布局，而是其对下一代CT技术路线的长期押注。若能在超高清与能谱成像之间建立稳定的技术优势，再借助成熟的CT产品体系推进商业化，GE医疗仍有机会重新争夺超高端市场的主动权。

但也需注意，西门子医疗已经建立了先发优势，中国厂商也正在加快技术迭代与市场渗透。不同探测器路线之间的竞争，远未到分出胜负的时候。

毕竟，决定下一代CT竞争格局的，仍在于谁能在相同剂量和扫描条件下，提供更可靠、更丰富的诊断信息，并最终将这些能力转化为临床价值。

GE医疗押注深硅，真正要赢下的，不只是技术路线之争，更是临床价值之争。

来源：西高Med.T