摘要：国产超高端CT制造商纳米维景同时围绕上述两项路径创新实现了新的突破：他们在单台CT的机架中植入24套一体化球管阵列式排布的射线源环以及64个探测器模组阵列式分布的探测器环，并通过时序电子精准控制阵列中的射线源进行依次脉冲式曝光完成数据的采集，故得名“相控阵CT
当螺旋CT的球管－探测器转速与探测器宽度逼近物理极限，我们已经很难像往常一样通过迭代核心零部件寻求影像质量的质变。
因此，近年来高端影像设备厂商们要么对探测器的材料进行创新；要么重构成像逻辑，寻找突破现有CT物理极限的第二路径。
不转的CT
国产超高端CT制造商纳米维景同时围绕上述两项路径创新实现了新的突破：他们在单台CT的机架中植入24套一体化球管阵列式排布的射线源环以及64个探测器模组阵列式分布的探测器环，并通过时序电子精准控制阵列中的射线源进行依次脉冲式曝光完成数据的采集，故得名“相控阵CT”。
这种创新的理念和技术架构在把螺旋CT扫描时的动态 “机械旋转”转变成静态 “光学旋转”的同时，实现了CT时间分辨率与空间分辨率的跨越式提升。
对比顶级螺旋CT，初代相控阵CT“复眼24”已能将时间分辨率提高3倍、空间分辨率提高64倍，最薄扫描层厚仅为0.1mm。
当然，“复眼24”仅是“相控阵CT”的开始，随着相控阵技术的不断迭代，以及产品硬件的不断创新，纳米维景有能力在更快更精密的尺度下，发掘深藏于人体影像中的未知生命信息。
球管热容量，退出历史舞台
从“机械旋转”成像到“光学旋转”成像的跃迁看似简单，实则需要对CT原理、架构、材料、工艺等方方面面进行重构。
以球管为例，螺旋CT为追求更高成像效率与质量，球管需要配置更大的阳极靶面和热容量，辅以更多空间或更新式的技术进行散热，因而球管的体积随技术的发展不断增大。
而相控阵CT采用了以多套球管－高压构成的“阵列式一体化射线源环”和整环探测器构成的“探测器环”组成的“阵列”双环结构，可以有效控制上述核心零部件的体积。
在扫描时，相控阵CT依靠射频脉冲精准控制阵列式射线源轮流进行脉冲曝光，形成“分布式热容”，相当于将单个射线源的热量分散到24个射线源共同承担。每个射线源只在1/24的时间内产热，其余时间用于冷却，使得散热时长远远大于产热时长。
在这种工作模式下，球管阳极的冷却率和产热率几乎相等，即使在最大负荷条件下，球管也能及时冷却。因此，阳极无需追求极致的散热效率和热容量，从而避开了高功率旋转阳极带来的工程难题。
当CT不再讨论“排”
再谈探测器。纳米维景发现现有的光子计数探测器在光子数激增时其计数率跟不上，导致信号失真，影响成像质量。
为了解决这一问题，纳米维景打造了全球首个光子流探测器，在MTF=10%的前提下空间分辨率最高可达25LP/cm，实现了探测器的超微像素化。
在探测器的材料方面，纳米维景使用了具有微观有序结构的共晶材料。通过先进的生长工艺将两种折射率各异的晶相融合进同一共晶材料之中。由于折射率的差异，在X射线的照射下，闪烁体晶相将入射X射线转换成可见光的同时，可见光在闪烁体晶相和基质晶相的交界面以全反射的形式沿着晶体生长方向定向传播。通过这种方式，也就无需使用二氧化钛进行探测器微单元的物理分割，这也使纳米维景的相控阵CT不再有“排”的概念。
此外，为了实现供应链的完全可控，纳米维景还自研了相控阵CT相关的芯片、窄脉冲高压发生器等部件，在超高端影像设备制造领域真正意义上实现了全供应链自研自产。
更高分辨率影像的临床意义
除了在技术方面实现突破，现有的临床试验证据也已直观地展现了相控阵CT的价值。
在肺结节诊断中，常规CT生成的6mm以下的结节影像通常精度不够、成像模糊，因此国际指南均以6mm为分界线，建议对于直径大于6毫米的肺结节进行临床评估，等到结节生长至满足影像设备能力的大小才能进一步诊断。
而相控阵CT生成的影像几乎看不到伪影，能够完整展示4mm结节的细节，甚至能够清晰显示结节周围的血管情况。这意味着医生能够更早判断结节的良恶性，进一步降低恶性结节切除手术的难度与风险。如果这项技术能够规模应用，或将重构肺癌诊断的临床指南。
另一个佐证相控阵CT临床价值的证据源于肝癌治疗。目前大多数医生会采取手术的方式切除肝癌组织，但术后有70%～80%的患者都会在五年内复发。
这是因为：肝癌组织通常都有丰富的滋养血管，为肿瘤供给养料。但这些血管太小，普通CT增强无法清晰显示。因此，在术前评估时，切肝的范围就会缩小，许多浸润、微浸润的血管保留了下来，进而导致了肝癌的复发。
凭借更高精度的影像，相控阵CT显然可以发现被普通CT忽视的蛛丝马迹。目前，纳米维景正与某顶尖三甲医院开展相关的国自然项目研究，该创新技术在未来有望重构肝癌的手术规划流程，有效提高患者术后的5年生存率。
相控阵CT与AI的双向赋能
尽管存在诸多优势，纳米维景的相控阵CT亦有其局限所在。
目前主流螺旋CT的分辨率为512*512，单个患者的影像存储大小在200-300MB左右，而相控阵CT “复眼24”现在的分辨率为3072*3072，单张切片像素近1000万，生成的单个患者影像约有20GB。
对于医生而言，相控阵高清的影像无疑展示了更为细节的患者信息，但也带来了数倍于过往的工作量。在国内现有的医疗环境下，效率同样是医疗机构不能忽视的问题。
为了解决上述矛盾，纳米维景目前已与多家国内影像AI公司合作，使用AI对CT影像进行预处理，进而提高医生的阅片效率。
需要注意的是，影像AI公司训练使用的影像几乎都为512*512大小，现有的算法不能有效处理更高分辨率的影像，因而纳米维景的合作伙伴们正为相控阵CT量身打造AI算法。
对于他们而言，打造能够处理高质量影像的算法是挑战，也是机遇。
从传统螺旋CT到光子计数CT、相控阵CT等新一代超高端CT，这些新设备生成的医学影像分辨率已经跃出传统范畴，要在新时代中构建竞争力，影像AI企业们必须谋得更高质量的数据培育新的AI。
因此，在影像AI企业赋能纳米维景相控阵CT的同时，纳米维景也为影像AI企业带来新的可能，助力他们在下一代数智化竞争中拔得头筹。
从微观世界中寻找前瞻性创新
回顾CT近五十年的发展，核心技术虽已完成数次跨越，始终没能在宏观成像上突破毫米级别，仍需医生通过观察器官、组织解剖结构以及形态学变化做出诊断。
如今相控阵CT出现，才为医生们精准探查组织、细胞信息找到了可能。
据纳米维景透露，相控阵CT“复眼24”已经完成临床试验，有望在今年内获批；更高分辨率的“复眼36”已经在研发之中，有望在数年内实现微米级的成像。
过去没有国产超高端影像设备作为支持，影像科的医生更多从事于回顾性研究。如今伴随相控阵CT的突破，我们希望能看到更多国内医生从回顾性研究转向前瞻性研究，推动医学影像由宏观影像不断向介观乃至微观影像不断迈进。
来源：动脉网