是什么卡住了國產(chǎn)CT的脖子

　　固體探測(cè)器優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高，有較高的光子轉(zhuǎn)換效率。缺點(diǎn)是相鄰的探測(cè)器之間存在縫隙，X射線輻射的利用率相對(duì)較低;其次是晶體發(fā)光后余輝較長影響響應(yīng)函數(shù)，使高低密度交界處的圖像會(huì)產(chǎn)生拖尾偽影;最后是整個(gè)探測(cè)器陣列中的各個(gè)探測(cè)器不易做得完全一致，造成誤差影響成像質(zhì)量。

　　最新的固體探測(cè)器是采用兩種新型的閃爍晶體材料耦合光兩極管做成，它們分別是鎢酸鈣和高純度的、稀土氧化物陶瓷。稀土氧化陶瓷實(shí)際上是摻雜了一些像釔、釓之類金屬元素的超快速氧化陶瓷，其采用光學(xué)方法使這些材料和光兩極管結(jié)合在一起。鎢酸鈣的轉(zhuǎn)換效率和光子俘獲能力是99%，動(dòng)態(tài)范圍為1 000 000：1;而氧化稀土陶瓷的吸收效率也是99%，閃爍晶體的發(fā)光率卻是鎢酸鈣的三倍。目前最先進(jìn)的多層螺旋機(jī)的探測(cè)器都采用后一類超快速稀土陶瓷材料做成。

　　第三代CT掃描機(jī)和部分廠家的螺旋CT掃描機(jī)曾采用了氣體探測(cè)器。氣體探測(cè)器多采用氙氣，利用氣體電離的原理，入射的X射線使氣體產(chǎn)生電離，然后測(cè)量電流的大小測(cè)得入射X射線的強(qiáng)度。氣體探測(cè)器通常做成一個(gè)密封的電離室，密封的氣室內(nèi)被加入約30個(gè)大氣壓，以增加氣體分子的電離，電離室的上下夾面由陶瓷拼成，每個(gè)電離室兩側(cè)用薄鎢片構(gòu)成，中心收集電極也由鎢片構(gòu)成，而X射線入射面由薄鋁片構(gòu)成，所有的分隔相互聯(lián)通。電離室內(nèi)充滿氙氣，當(dāng)入射X射線進(jìn)入電離室后使氙氣電離，其正電離子由中心收集電極接收，通過前置放大器放大后送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。電離室側(cè)面的鎢片對(duì)X射線有準(zhǔn)直作用，可防止被檢測(cè)物體產(chǎn)生的散射線進(jìn)入電離室。研究發(fā)現(xiàn)，增加氣室的深度可提高電離的效率，如深度為一英寸的電離室的電離效率是36%，而深度增加為二英寸，則電離效率可提高到42%?？傮w來說，氣體探測(cè)器的穩(wěn)定性好、響應(yīng)時(shí)間快、無余輝產(chǎn)生。然而，氣體探測(cè)器的光子轉(zhuǎn)換效率比固體探測(cè)器要低，采用高壓氙氣可提高一些，又因?yàn)闅怏w探測(cè)器電離室的間隔為很薄的鎢片，其幾何利用率高于固體探測(cè)器，因此氣體探測(cè)器與鍺酸鉍、鎢酸鎘做成的固體探測(cè)器的總劑量效率大致上相近，約在50%～70%。另外，氣體探測(cè)器的各電離室相互聯(lián)通，處于同一環(huán)境條件，有較好的一致性。氣體探測(cè)器的主要缺點(diǎn)是吸收效率較低。

　　模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器是CT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(Data Acquisition System，DAS)的主要組成部分。CT最初探測(cè)到的模擬信號(hào)是連續(xù)的隨時(shí)間變化而不斷變化，它可由電壓表讀取或由示波器顯示，但無法被計(jì)算機(jī)識(shí)別。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用是將來自探測(cè)器的輸出信號(hào)放大、積分后多路混合變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)處理。模數(shù)轉(zhuǎn)換器由一個(gè)頻率發(fā)生器和比較積分器組成，后者是一組固態(tài)電路，被稱為“時(shí)鐘”，它的作用是把模擬信號(hào)通過比較積分后轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。同樣數(shù)模轉(zhuǎn)化器是上述的逆向運(yùn)算，它的“時(shí)鐘”電路根據(jù)輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號(hào)。

　　談及轉(zhuǎn)換器，首先不得不提的是TI(德州儀器)，早在2006年，TI就已經(jīng)推出了20位、32通道的電流輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器DDC232，該款器件將電流至電壓轉(zhuǎn)換與A/D轉(zhuǎn)換相結(jié)合，以便32位獨(dú)立式低電平電流輸出器件(例如光電二極管)可以直接連接到它的輸出端和實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。在此之前TI類似的產(chǎn)品有雙電流輸入 20 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器DDC112、DDC114和八路電流輸入20位模數(shù)轉(zhuǎn)換器DDC118。但之后TI電流轉(zhuǎn)換器件的推出略顯乏力，在2008年推出了一款16位、16通道電流輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器DDC316。

　　另外一個(gè)不得不提的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器廠商就是亞德諾半導(dǎo)體(ADI)了。代表產(chǎn)品之一是ADAS1128，它可替代以前較低通道集成度的轉(zhuǎn)換器，它在一平方厘米的單芯片上集成了一個(gè)24位分辨率ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、128個(gè)同步采樣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通道(可選的采樣率最高達(dá)20kSPS)、片上溫度傳感器和參考緩沖器。除了通道數(shù)提高四倍以外，與目前市場上的任何一種解決方案相比，ADAS1128還可提供3倍以上的吞吐量。在全速狀態(tài)下，ADAS1128消耗的功率(4.5毫瓦/通道)不到其它解決方案(10毫瓦/通道)的一半。它還可以提供優(yōu)越的整體性能規(guī)格，如無電荷損失、更多的滿量程范圍選擇和超低噪聲(對(duì)低劑量X射線系統(tǒng)來說可降到0.4 fC)。如果單以性能最為接近的DDC232做比較，作為后來者的ADAS1128仍頗具競爭力。

　　我國CT機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

　　我國生產(chǎn)CT機(jī)的企業(yè)主要有沈陽東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司、上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司、深圳安科高技術(shù)股份有限公司、明峰醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司等。東軟醫(yī)療從1998年自主研發(fā)了我國第一臺(tái)國產(chǎn)CT機(jī)至今已近20年的發(fā)展歷史，目前在我國國產(chǎn)CT的研發(fā)中仍處于領(lǐng)先地位，2012年其自主研發(fā)的中國首臺(tái)64層螺旋CT成功問世，2015年，NeuViz 128排螺旋CT獲得CFDA、FDA、CE等多方認(rèn)證。128排CT也是目前國產(chǎn)CT的最高水平。上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司是近幾年發(fā)展起來的公司，引進(jìn)了大量的國外高尖端人才致力于CT技術(shù)的開發(fā)，在16排CT產(chǎn)品推出一年內(nèi)直接跨越式推出128排CT。深圳安科和明峰醫(yī)療目前已上市產(chǎn)品為16排CT，正致力于64排CT的研發(fā)和注冊(cè)階段。

　　目前國外廠商掌握的CT核心技術(shù)不斷進(jìn)步，而尚沒有CT機(jī)的替代技術(shù)出現(xiàn)。唯一的出路就是發(fā)展國產(chǎn)CT機(jī)。就目前的技術(shù)水平發(fā)展的差距來看，我國國產(chǎn)化CT機(jī)的發(fā)展仍任重而道遠(yuǎn)。