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全球首款光子计数计算机体层摄影(以下简称光子CT)在瑞金医院正式投入运行,这意味着对于疾病的早期、精准诊断带来机遇。本台光子CT首次将碲化镉(CdTe)这种新型半导体作为光子计数CT探测器的材料,使得X线剂量效率得到成倍提升,实现了CT检查辐射剂量大幅降低,空间分辨率提升、达到微米级,提高了图像质量,为疾病的“早诊早治”提供了新的利器。
01
突破技术瓶颈,让CT检查更准确更安全
CT已经成为医疗机构里常用的检查设备。由于传统CT采用的固体闪烁晶体探测器是通过间接转换的方式获得图像(X线→可见光→电信号),因此目前的CT技术仍然面临着诸如探测器像素尺寸存在物理极限,从而影响着空间分辨率;不同的扫描参数(kV等)给CT定量一致性带来挑战等不同局限。
光子CT变革式改进了传统CT的成像方式。与现有CT不同的是,光子CT可以实现单个X线光子检测,并对记录的脉冲信号进行分析,可以获知X线光子的能量范围,其检测灵敏度有大幅提高。它以半导体探测器为特征,直接获取X射线光子及其能量,使得所获取的CT衰减值不再受到扫描条件的影响,标准化了CT定量值。此外,光子CT可消除电子噪声,即使在极低辐射剂量下或肥胖患者的CT检查中,光子CT也将拥有比传统设备更低的图像噪声、更少的条纹伪影和更稳定的CT值,使CT检查更准确、更安全,拓宽了CT临床应用。
02
辐射量大幅降低,一次鼻窦扫描相当于晒了两小时太阳
随着技术的升级换代,患者接受的辐射剂量已经非常之低,但仍有很多患者对“吃射线”心存疑虑。实际上,辐射本身是一个相当普遍的现象存在于自然界中,日常生活中我们吃的香蕉也是存在天然放射性的,所以科学上有个名词叫“香蕉等效剂量”,用吃了多少根香蕉来衡量所受到的辐射剂量。
“使用光子计数CT进行检查,一次肺部CT平扫的辐射剂量大约为0.03 msv,相当于吃了200根香蕉所受到的辐射剂量。一次鼻窦扫描的辐射剂量大约为0.001 mSv,相当于晒了两个小时太阳,远远低于每个人每年平均接受的天然辐射剂量—2.4 mSv。”瑞金医院放射科主任严福华表示:“随着科技的不断进步,CT扫描的辐射剂量大幅降低的同时,保证了优良的图像质量,让放射诊断真正做到了看得清、看得准、看的全、安全看。”
03
提升空间分辨率,助力冠脉CT成像获得更多诊断信息
分辨率是指CT可识别图像中最细微结构的能力,对CT尤为重要。和传统CT相比,光子CT有着高达110微米的空间分辨率,可以以更精准的成像,为疾病诊疗提供影像学支撑。
例如,冠心病是由于冠状动脉粥样硬化引起血管管腔狭窄或阻塞,造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病,也是最常见的心脏疾病之一。冠脉有无狭窄以及狭窄程度的评估对冠心病的诊断和治疗非常重要,针对管壁有严重钙化的管腔狭窄和置放支架后的再狭窄,基于传统CT的血管成像常常因分辨率不足,导致对实际狭窄程度的判断不准确。光子CT在评估管壁的严重钙化、管腔弥漫性狭窄、分析高危斑块性质等方面都有显著优势,对于冠脉CT成像可以获得更多诊断信息,这能够极大减少患者接受创伤性的冠状动脉造影检查的次数,有望未来真正改变以往的诊疗模式和流程,让患者获益。
04
人性化关怀设计,助力慢病早期诊断
普通人做CT检查,往往会有一定的恐惧、紧张心情。光子CT设计了很多人性化的患者关怀功能,82 cm的大孔径,明显减轻受检者的幽闭恐惧,整个机房设计也更加明亮、温暖,以缓解受检者的紧张情绪,使患者能更放松地完成检查。光子CT还通过提示灯的方式为听力障碍或惯用方言的患者提供可视化指令,在检查过程中与患者保持有效的沟通,从细微处入手,有效提升检查成功率。此外,大螺距的快速扫描,能够实现亚秒级的大范围扫描,进一步降低了辐射剂量,并为无法屏气的患者带来了福音。
《中国居民营养与慢性病状况报告(2020年)》指出,中国现有确诊慢性病人近3亿,2019年我国因慢性病导致的死亡人数占总死亡人数的88.5%,其中心脑血管病、肿瘤、慢性呼吸系统疾病死亡比例达80.7%,防控工作仍面临巨大挑战。健康中国行动将检测、 监测、早诊早治、规范化治疗等建议贯穿四类重大慢性病防治行动,在策略上从注重“治已病”向“治未病”转变。严福华表示,医学影像学在慢病早期诊断和患者管理中也能发挥重要作用,光子CT展现出的临床应用价值对于重大慢病防治意义重大。
瑞金医院作为国内首家使用光子CT的单位,在前期临床测试阶段已经积累了一定的使用经验,并且开展了多个体模研究和临床病例的初步研究,已有数篇论著发表在影像学的专业期刊上。如不同成像模式下脂肪定量的稳定性和准确性研究、保钙重建算法与虚拟平扫以及真实平扫的比较研究、超高分辨率评估不同内径冠脉支架的研究、低辐射剂量条件下同时定量铁和脂肪的可靠性研究等。
目前,光子CT已在瑞金医院放射科正式投入运行。此外,基于光子计数CT的系列科学研究也在同步开展,包括基于光子CT的“一站式”多病种筛查的临床应用、光子CT极低剂量的肺CT检查等,有望为广大患者带来更多福音,在疾病的早诊早治和患者预后改善方面发挥应有的作用。
通讯员 上海交通大学医学院附属瑞金医院 祁洁
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