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據(jù)近日媒體報道，西門子醫(yī)療正在德國福希海姆（Ｆｏｒｃｈｈｅｉｍ）建造一家新工廠，用于生產(chǎn)半導(dǎo)體晶體材料，總投資額高達(dá)８０００萬歐元（約合人民幣６．４億）。

這一半導(dǎo)體材料名為碲化鎘，將用于光子計數(shù)ＣＴ的探測器。據(jù)介紹，西門子醫(yī)療是業(yè)界唯一一家能生產(chǎn)這類半導(dǎo)體探測器的企業(yè)，設(shè)計了制備碲化鎘晶體完整的工藝流程。自然界中，碲化鎘需要三百萬年才能生成，在西門子醫(yī)療的探測器實驗室中只需要三個月內(nèi)就可以生長出純凈的晶體。

由于實現(xiàn)了這一材料突破，２０２１年１１月西門子醫(yī)療才得以推出全球首臺光子計數(shù)計算機斷層掃描系統(tǒng)ＮＡＥＯＴＯＭ　Ａｌｐｈａ。西門子醫(yī)療此次新建工廠，意味著其光子計數(shù)ＣＴ生產(chǎn)正加油提速中，市場增長可見一斑。

０１

日本工廠達(dá)產(chǎn)能極限

５００億歐元擴建歐洲基地

根據(jù)此前報道，西門子醫(yī)療從　２０１１　年開始與世界上為數(shù)不多掌握了最高質(zhì)量晶體生長技術(shù)的公司之一——日本　Ａｃｒｏｒａｄ公司建立了密切的合作伙伴關(guān)系，成為了　Ａｃｒｏｒａｄ　的大股東。

隨后西門子醫(yī)療在德國福希海姆地區(qū)，建立了一個由　Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ　Ｓｃｈｒ?ｔｅｒ　博士領(lǐng)導(dǎo)的專門實驗室——“晶體中心”來開發(fā)新型晶體，在那里生長的碲化鎘具有　９９．９９９９　的純度百分比。

據(jù)介紹，由于目前位于日本地區(qū)的生產(chǎn)設(shè)施已達(dá)到產(chǎn)能極限，西門子醫(yī)療將在德國福希海姆投建新工廠，該工廠的使用面積超過９０００平方米，預(yù)計將創(chuàng)造１００個新工作崗位，計劃于２０２６年投入運營。

值得關(guān)注的是，這已經(jīng)是三年內(nèi)西門子醫(yī)療在福希海姆地區(qū)完成的第二筆重大投資。自２０１９年以來，西門子醫(yī)療已累計投資約５００億歐元用于擴建該基地。

西門子醫(yī)療診斷成像主管Ａｎｄｒé　Ｈａｒｔｕｎｇ表示：“我們將在福希海姆制造世界上第一臺光子計數(shù)ＣＴ　Ｎａｅｏｔｏｍ　Ａｌｐｈａ，由于其高分辨率成像，自２０２１年上市以來，市場需求大幅增加。新工廠的投建旨在大幅提高晶體的生產(chǎn)能力，防止供應(yīng)瓶頸并縮短生產(chǎn)時間。同時，復(fù)雜晶體的研究和開發(fā)也將在這里開展。”

０２

半導(dǎo)體革命

催生全球首臺光子計數(shù)ＣＴ

２０２１年９月３０日西門子醫(yī)療的ＮＡＥＯＴＯＭ　Ａｌｐｈａ作為全球首臺光子計數(shù)計算機斷層掃描系統(tǒng)，獲得了ＦＤＡ批準(zhǔn)。ＦＤＡ給予最高贊譽，稱光子計數(shù)是近十年來在ＣＴ領(lǐng)域最重大的技術(shù)進展。

那么光子計數(shù)ＣＴ的最大突破在哪里呢？據(jù)介紹，ＣＴ探測器的材質(zhì)叫閃爍晶體，這種探測器自１９９５年以來就一直被沿用，也就意味著成像的分辨率不可能進一步提高，劑量也不可能再低了。

西門子從２００５年開始在探測器上尋求突破，發(fā)現(xiàn)碲化鎘和傳統(tǒng)探測器的特性差別很大。

首先，這種半導(dǎo)體有一個特質(zhì)，Ｘ線打在上面，直接變成電信號，不需要轉(zhuǎn)化成可見光的過程，從而革新了整個影像鏈條。由此，Ｘ線的轉(zhuǎn)化效率大幅提升，以前可能只有６０％到７０％，現(xiàn)在可以達(dá)到９０％多，信噪比也大大提升。

第二，這種半導(dǎo)體可以區(qū)分Ｘ線的能量。因為Ｘ線是個混合能量。以前的探測器，特別難區(qū)分這個能量，但是碲化鎘半導(dǎo)體的材質(zhì)，很容易把能量里面的級別區(qū)分出來，而且還可以精確計算出每一個光子的數(shù)量。由此對ＣＴ能量學(xué)的研究就大大的提高。

第三，原來傳統(tǒng)的探測器都是靠人為切割出來的，叫像素。像素一般能做到０．８ｍｍ＊０．８ｍｍ，就不能再小了，因為它的物理特性決定只能切割這么小，看到的病灶細(xì)節(jié)，也就只能在１個毫米左右。而碲化鎘探測器，不是靠物理的切割，而是可以人為定義像素，理論上可以做到無限小。當(dāng)然現(xiàn)實中不可能無限小，因為太小了之后，接受的Ｘ線也會變少。但是至少相比之前縮小１０倍，比如以前可以分辨１平方毫米，現(xiàn)在就可以分辨出０．１毫米。

０３

光子計數(shù)未來ＣＴ發(fā)展方向

ＣＴ的影像質(zhì)量與Ｘ射線探測器的性能密切相關(guān)。Ｘ射線轉(zhuǎn)換的方法包括間接地利用光子作為中間體傳輸信號以及直接的Ｘ射線到電荷轉(zhuǎn)換。相較于間接型Ｘ射線探測器，直接型Ｘ射線探測器具有更好的空間分辨率。

基于直接型材料的能量分辨Ｘ射線探測器主要采用了光子計數(shù)技術(shù)。光子計數(shù)Ｘ射線探測器可以將每個入射的光子作為一個獨立的事件分析，能夠?qū)⒎浅捘茏V的Ｘ射線分能區(qū)進行計數(shù)，并判斷其所屬的能量區(qū)間，因而具有能譜分辨能力，實現(xiàn)了多能譜成像，該技術(shù)被認(rèn)為是未來Ｘ射線成像領(lǐng)域的發(fā)展方向。

目前在探測器材料方面也有幾大技術(shù)路線，非晶硒、碲化鎘（ＣｄＴｅ）、碲鋅鎘（ＣｄＺｎＴｅ，ＣＺＴ）以及硒化鎘（ＣｄＳｅ）等都屬于直接探測材料，它們具有較高的原子序數(shù)、較大的Ｘ射線吸收系數(shù)和較高的載流子遷移率，被期望能夠廣泛地應(yīng)用在Ｘ射線探測技術(shù)上。

ＧＥ醫(yī)療

ＧＥ醫(yī)療于２００６年發(fā)布了世界上第一臺使用鎘基（ｃａｄｍｉｕｍ－ｂａｓｅｄ）探測器的光子計數(shù)ＣＴ原型機。２０２０年ＧＥ醫(yī)療收購了一家專門從事研發(fā)光子計數(shù)ＣＴ硅探測器的瑞典初創(chuàng)公司Ｐｒｉｓｍａｔｉｃ　Ｓｅｎｓｏｒｓ　ＡＢ，獲取了其純硅探測器技術(shù)。

據(jù)２０２１年１１月媒體報導(dǎo)，ＧＥ的光子計數(shù)ＣＴ技術(shù)已首次展開大規(guī)模臨床試驗，試驗將由卡羅林斯卡大學(xué)醫(yī)院Ｋａｒｏｌｉｎｓｋａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｔ和ＭｅｄＴｅｃｈＬａｂｓ監(jiān)督展開。

據(jù)介紹，ＧＥ的光子計數(shù)ＣＴ技術(shù)是全球首個采用了深硅探測器的光子計數(shù)ＣＴ技術(shù)。這一探測器能夠在不影響計數(shù)率和光譜分辨率的同時提供出色的空間分辨率　，發(fā)掘出光子計數(shù)ＣＴ的全部潛力。

佳能醫(yī)療

２０２１年９月佳能收購了加拿大銻鋅鎘半導(dǎo)體檢測器模塊公司Ｒｅｄｌｅｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，用于光子計數(shù)ＣＴ研發(fā)。

佳能董事長兼首席執(zhí)行官表示，我們認(rèn)為Ｒｅｄｌｅｎ公司用于下一代光子計數(shù)ＣＴ的技術(shù)將提升ＣＴ掃描器的性能。未來，佳能醫(yī)療系統(tǒng)株式會社將銷售這些光子計數(shù)ＣＴ掃描器，而佳能公司也將向其他ＣＴ制造商供應(yīng)掃描器中的關(guān)鍵半導(dǎo)體檢測器模塊。這種方式的協(xié)調(diào)銷售將加速在日本、歐洲、美國以及其他地區(qū)的廣泛采用。我們認(rèn)為光子計數(shù)ＣＴ掃描器將成為理想的診斷機器。

聯(lián)影醫(yī)療

近日，聯(lián)影醫(yī)療牽頭的“十四五”國家重點研發(fā)計劃“診療裝備與生物醫(yī)用材料”重點專項——光子計數(shù)能譜ＣＴ研發(fā)、磁共振引導(dǎo)的放療直線加速器系統(tǒng)研發(fā)及臨床驗證項目正式啟動。

由聯(lián)影醫(yī)療牽頭的光子計數(shù)能譜ＣＴ研發(fā)這一項目，將聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院、江蘇省人民醫(yī)院、吉林大學(xué)第一醫(yī)院、上海交通大學(xué)附屬仁濟醫(yī)院、哈爾濱醫(yī)科大學(xué)、東南大學(xué)、陜西迪泰克新材料有限公司、遼寧省檢驗檢測認(rèn)證中心等產(chǎn)業(yè)上下游、高校及臨床多家單位，全力推動實現(xiàn)光子計數(shù)探測器和關(guān)鍵部件國產(chǎn)化，填補中國在該領(lǐng)域的技術(shù)空白。

（文章來源于互聯(lián)網(wǎng)）

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