光子计数 CT（PCCT）历经 25 年，从理论构想逐步发展成为临床可用的先进设备，为医学影像领域带来了新的变革。

PCCT 的核心技术是其光子计数探测器（PCD），这与传统的能量积分探测器（EID）CT 存在显著差异。在传统 EID CT 中，X 射线光子首先需经过闪烁体材料，将 X 射线转化为光信号，然后通过光电二极管或光电倍增管将光信号转换为电信号，再进行后续处理。然而，这个过程存在诸多问题。一方面，电子在传输和转换过程中会不可避免地积累电子噪声，同时由于量子涨落导致量子噪声的产生，这些噪声会干扰最终成像的质量。另一方面，闪烁体需要具备一定厚度以有效吸收 X 射线光子，但这也致使光信号在闪烁体内扩散，使得成像分辨率受到负面影响。更为关键的是，在整个信号转换过程中，X 射线光子的光谱信息会大量损失，无法为后续成像提供更丰富的细节。

与之不同，PCCT 的 PCD 采用半导体材料，当 X 射线光子撞击半导体材料时，会激发产生电子 – 空穴对，且产生的电子 – 空穴对数量与光子能量呈正相关。通过在半导体材料两端施加合适的电场，能够快速有效地分离这些电子 – 空穴对，进而产生与光子能量相关的电脉冲。随后，借助专用集成电路（ASIC）将这些脉冲划分至不同的能量区间，实现对 X 射线光子的精准计数与能量分辨。上海医疗器械展会认为，这种技术突破为多光谱成像提供了关键技术支撑，使得 PCCT 能够获取更丰富的物质信息，提升医学影像的诊断准确性 。

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X射线探测器的对比示意图。左侧图展示了能量积分探测器，其采用间接转换方法。中间图描绘了一种光子计数探测器，该探测器使用高原子序数（Z）的直接转换半导体材料，如碲化镉，以提高探测效率。右侧图展示了使用低原子序数材料（如硅）和Edge-on技术的光子计数探测器。

在 PCCT 设备的研发进程中，面临着一系列技术挑战，其中高光子通量管理与探测器响应稳定性问题尤为突出，一度成为阻碍其发展的关键因素。近年来，随着相关技术的持续演进，这些难题逐步得到攻克。例如，新型晶体材料的研发取得重大突破，该材料能够高效地将 X 射线光子转换为电子 – 空穴对；同时，快速读出 ASIC 的问世，可实现对单个光子事件的快速精准捕捉。尽管当前非瘫痪型 ASIC 设计受限于电子设备的尺寸与复杂性，在临床探测器中的广泛应用仍面临一定阻碍，但凭借不断推进的技术创新，这些障碍正被逐步跨越，有力地推动了 PCCT 技术的持续完善与发展。

当前，在 PCCT 设备研发领域，诸多知名厂商已取得了突破性进展。不同厂商所采用的探测器材料呈现出独特的物化性质，各有优劣，其设备亦具备差异化的技术参数。

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西门子医疗的 NAEOTOM Alpha在2021年9月获得FDA认证，是历史上第一款获得FDA认证的全身光子计数CT。2024年RSNA年会上，西门子医疗发布了NAEOTOM Alpha系列的三款设备。目前，这三款设备均已通过 FDA 和 CE 认证。

NAEOTOM Alpha

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该系列中的高端产品 NAEOTOM Alpha.Peak 具备出色的性能参数。其最大扫描速度可达 737mm/s，采用双源设计并配备碲化镉（CdTe）探测器，赋予设备高达 66 毫秒的时间分辨率。这一卓越特性使其在心脏成像这一极具挑战性的领域表现卓越。

NAEOTOM Alpha.Pro 同样展现出卓越性能，该设备创新性地集成了光子计数的高分辨率特性与双源 CT 的快速扫描能力。对于高心率患者，无需使用 β 受体阻滞剂进行心率控制，即可获得高质量的心脏图像。在临床实践中，NAEOTOM Alpha.Pro 作为多模态成像的关键设备，凭借其出色的性能，为多学科协作诊疗提供了有力支持，尤其适用于复杂病例的诊断与治疗规划。

西门子医疗NAEOTOM Alpha系列光子计数CT

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NAEOTOM Alpha.Prime 系西门子医疗推出的世界上首款单源光子计数 CT，其最大扫描速度达 345mm/s，定位精准，适用于医疗机构或大型医联体的院内、急诊及门诊检查场景。该设备创新性地集成人工智能与自动化流程，从扫描参数的智能化设定，到图像的快速重建与分析，均能高效实现，有效提升设备使用效能。

三星NeuroLogica的便携式头部成像 PCCT 扫描仪

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三星NeuroLogica公司研制的便携式头部成像 PCCT 扫描仪，选用碲化镉作为探测器材料，能够达成 0.15 mm的高空间分辨率，可生成多能级的光谱 CT 图像。该扫描仪仅适用于头部成像，应用范畴较为有限。

需要注意的是，碲化镉材料在为设备性能提供有力支撑的同时，也带来了相应挑战。一方面，该材料成本相对较高；另一方面，其生产过程对工艺要求极为严格，需在超净环境下精准控制各项参数。这不仅增加了设备的制造成本，也提升了技术难度，对生产厂商的技术实力与资金投入构成重大考验。

GE医疗的光子计数CT原型机

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GE 医疗将硅（Silicon）作为光子计数探测器材料。硅拥有较快的电荷迁移速度，使其能够在较低偏置电压下运行。较低的偏置电压可以有效减少像素间的电荷共享现象，从而提高探测器对光子信号捕捉的精准度。2020 年 11 月，GE 医疗收购瑞典初创公司 Prismatic Sensors AB。2021 年，GE 医疗与瑞典 Karolinska Institutet 和 Medtech Labs 开展技术临床试验，2022 年 12 月于威斯康星大学 – 麦迪逊分校引入首个美国试验。2023 年，斯坦福大学医学中心安装了首台光子计数全身 CT 扫描仪，目前该技术仍处于开发进程中，尚未获 FDA 或其他全球监管机构的批准认可 。

硅材料存在明显的短板。由于硅的原子序数较低(仅为 14)，相较于一些高原子序数的材料，其对 X 射线的吸收能力较弱。当 X 射线穿透人体组织后抵达探测器时，硅探测器难以充分吸收 X 射线光子，导致部分信号丢失。为了改善这一状况，科研团队将厚硅片以 “Edge-on” 的方式进行排列，这种设计增加了光子在硅片中的吸收路径，一定程度上提升了光子的吸收率。但即便如此，在吸收效率方面，与原子序数较高的材料相比，硅仍存在一定差距。此外，在高分辨率成像时，像素尺寸较小，电荷共享的影响更为明显，会降低图像的空间分辨率，使图像中的细节变得模糊。硅材料中也存在一定的散射现象，X 射线光子在硅中散射后，可能会在不同位置产生电信号，进一步干扰了对原始信号位置的准确判断，影响空间分辨率。

佳能的光子计数CT原型机

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佳能医疗自 2016 年收购东芝医疗系统（现佳能医疗系统股份有限公司）后，全力推进光子计数 CT 研发，2021 年收购 Redlen Technologies 获得先进碲锌镉（CZT）半导体检测器模块技术，通过整合优势，攻克探测器电荷共享和脉冲堆积难题；2022 年底在日本国立癌症中心安装首台 PCCT 系统并获监管许可开展临床扫描评估，2024 年 1 月底又在荷兰拉德堡德大学医学中心成功安装第二台，同时在 2023 年美国建立医疗机构和研究人员网络以制定业务战略，目前有多份研究展示其 PCCT 在提升图像空间分辨率、降低辐射剂量及结合深度学习重建算法提升临床价值等方面成果显著，未来有望为临床诊断带来更多革新 。

飞利浦的光子计数CT原型机

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飞利浦在法国里昂大学测试的 PCCT 系统，具备五个能量阈值，能够精准区分不同能量的光子信号。该系统采用 64×0.275 mm准直，搭配 1×1 mm防散射网格，安装于视野达 50 cm的机架之上。不过，目前该系统在临床大规模应用方面的公开报道相对较少，设备在复杂临床环境下的稳定性，以及长期使用后的临床效果，均有待更多研究与实践进一步验证 。值得注意的是，飞利浦早在2019年就上线了一个SPCCT的网页，专门介绍光子计数CT，但是目前这个网页已经下线。

东软的光子计数CT原型机

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东软医疗在2024年5月成功获得首幅光子计数CT人体图像，2025年3月其自主研发的国产光子计数CT正式进入国家药品监督管理局创新医疗器械特别审查程序，这款设备使用碲锌镉（CZT）作为探测器材料。

富士的光子计数CT原型机

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2023年3月29日，富士胶片医疗健康公司与千叶大学开启共同研究，旨在评估富士开发的光子计数CT（PCCT）的临床有用性。该原型机配置宽度为18×0.208mm的探测器。

联像医疗也正在研发全身 PCCT 原型机，其视野为50 cm，层厚为0.625mm，转速0.35s。不过，目前该产品仍处于研发阶段，其在临床复杂环境下的具体性能表现，仍有待后续深入观察。

值得注意的是，碲锌镉材料的制备工艺复杂，其对生产环境有着近乎苛刻的要求。整个制备过程需在超净的环境中开展。同时，还需维持恒温恒湿的状态，温度与湿度的些许波动，都可能引发材料内部的物理化学反应偏差。这在很大程度上限制了碲锌镉材料在 PCCT 设备中的大规模生产与应用，成为制约 PCCT 普及的关键因素之一。

MARS Bioimaging的 Microlab 5X120

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还有一些针对特定应用场景的 PCCT 设备也在不断发展。MARS Bioimaging的 Microlab 5X120 采用的 Medipix PCD 技术基于碲锌镉材料，体素分辨率达 80 μm，辐射剂量低于传统 EID CT，在区分软组织、脂质、水和金属方面表现出色，有助于对易损斑块进行成像，但该设备仅适用于临床前研究的紧凑型四肢扫描，应用场景较为单一。

AB – CT 公司的 nu:view 乳腺 PCCT 扫描仪同样基于碲锌镉材料，获得 CE 认证可用于临床，具有高空间分辨率、低辐射剂量和短扫描时间的特点，且无需对乳房进行压迫即可成像，在一项针对 1222 名女性的研究中，该系统的病变对比度和钙化检测能力表现优异，不过其功能仅针对乳腺成像，难以拓展到其他领域。

AB – CT 公司的 nu:view 乳腺 PCCT 扫描仪

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在研发进程中，光子计数 CT 设备凭借前沿技术与创新理念，攻克了诸多技术难题，取得了丰硕成果。该设备不仅在成像分辨率上实现了显著提升，能够精确分辨细微的组织结构差异，而且在扫描速度、辐射剂量控制等关键性能指标上表现卓越，为临床应用开辟了广阔的空间。可以预期，随着 PCCT 技术的日益成熟，其在医学影像领域的影响力将不断增强，为疾病早期诊断与精准治疗方案的制定，提供更为精细、高效的技术支持，成为推动现代医学发展的关键驱动力。

<上海医疗器械展会>将于2025年9月24-26日在上海世博展览馆1&2号馆举办。现场汇聚近1000家来自全球近27个国家的优质品牌供应商，为中国医疗器械生产厂商提供产品研发、生产、注册所需的设计及软件服务、原材料、精密部件、自动化制造设备、超精加工技术、合同制造、测试和认证、政策法规和市场咨询服务，展品覆盖医疗器械设计与制造全产业链。预登记已开放，点击提前注册即可免费参观，立省百元门票费，现场注册需付费。

文章来源：XI区

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