导语
对佳能医疗而言，RSNA2023堪称里程碑，其不仅在年会上首发了新型超高端宽体CT：Aquilion ONE/Insight Edition，更展示了其在光子计数CT（简称PCCT）领域的11份最新研究成果。
与我们预料一致，自全资收购Redlen——全球最先进的碲锌镉(CdZnTe，简称CZT)光子计数探测器设计和制造商后，实现了原材料纯化、晶体生长及加工、探测器模块集成等技术全面覆盖后，佳能医疗显著加速了光子计数CT研发进程；我们没想到的是，佳能医疗PCCT临床研究成果呈井喷式，这意味着其CZT路线PCCT已足够成熟，有望成为全球第二家正式推出通用光子计数CT的企业。
佳能医疗CT技术演进路线(来自网络)
1、前景与挑战并存
自1971年CT发明以来，过去50多年CT技术经历了翻天覆地的变化，但毫无疑问发展的核心一直是探测器。由于光子计数探测器(PCD)的发展，CT正式由能量积分CT（EID-CT）时代迈向光子计数CT(PCD-CT)时代。
曾有专家说过：CT的未来是磁共振。对此，我们深表赞同，CT的确应该学习磁共振，往更低辐射剂量、更高分辨率、更强功能成像的方向发展。如今，光子计数CT的出现，不仅带来了超低辐射剂量、零电子噪声、微米级空间分辨率、多能量成像与超高定量精度，不仅能发现微小、隐匿性病灶，也使其从结构成像更好的迈向功能成像。
不过，我们必须清醒的认识到，尽管光子计数探测器天然的X射线几何效率探测效率和量子探测效率优势，但也面临K-逃逸、电荷共享、脉冲堆积和计数率漂移等技术限制，如K-逃逸、电荷共享与脉冲堆积会带来频谱失真、计数率漂移会产生环状伪影。
我们还应该清醒的意识到，光子计数CT，并不等于光子计数探测器，而是一系列硬件和软件组合,涵盖球管、重建算法、数据传输系统等等。比如，能量积分CT探测器的物理尺寸约为0.8mm×0.8mm至1mm×1mm，常规CT球管必然无法使PCCT超小探测器单元充分发挥性能，必须要全新超小焦点球管匹配。
因此，由于其广泛的临床应用前景，我们要对光子计数CT充满期待；与此同时，由于其局限性，我们也要对光子计数CT保持慎重，其已经进行了长达数年、十数年的研究，涵盖材料、算法、设计、临床试验等等，直到今天仍在进行中。
因此，我们期待佳能推出的全球第二台光子计数CT、GE推出的全球第三台光子计数CT，等我们有选择的时候再认真选择。
2、佳能光子计数CT优势
在光子计数CT领域，目前主要有三种技术路线：以西门子医疗为代表的碲化镉(CdTe)路线、以佳能医疗为代表的碲锌镉(CZT)路线、以GE医疗为代表的深硅(DeepSilicon)路线，恰好也是这三家在PCCT领域也是遥遥领先其他企业。其中，CZT路线最为热门，有数家CT企业开发碲锌镉光子计数CT，不过由于佳能医疗在光子计数CT的全方位布局，使其优势明显，并率先落地。
1）在光子计数探测器材料领域，同属半导体材料的CZT与CdTe相差不大。不过，CZT的优势在于其在CdTe材料中加入金属锌(Zn)，有效提高了探测器提高X射线吸收效率；此外，CZT有更小的密度，但更高的电阻率和禁带宽度，使其在室温下性能表现更好。
2）在光子计数探测器设计领域，受制于目前工艺水平，很难同时解决PCCD的电荷共享和脉冲堆积问题。在这方面，佳能医疗凭借优化的像素大小、快速的读出速度和复杂的建模算法，使其CZT探测器能应对脉冲堆积和电荷共享等的挑战。
3）在光子计数探测器量产领域，CdTe/CZT对探测器化学原料、生长过程中的化学纯度、以及完美晶体结构都有极高的要求，导致生产过程极为复杂。Redlen专有的移动加热器法(THM)制造工艺成功生长出大尺寸探测器级CZT单晶，使CZT规模化量产变为可能，并有望降低光子计数探测器成本。
4）在光子计数CT整机领域，得益于其0.25mm超高分辨率CT：Aquilion Precision和深度学习重建算法AiCE的技术积累，其0.4×0.5mm超小焦点球管解决了球管和探测器匹配问题，其高速数据采集和传输解决了高通量数据传输问题，其超分辨率深度学习重建(SR-DLR)解决了光子计数CT的超高分辨率(SHR)成像问题。
佳能医疗光子计数CT优势
3、佳能PCCT前沿进展
2022年底，佳能医疗在日本国立癌症中心（NCC）安装了第一台基于光子计数CT系统，并启动了相应临床研究。同时，通过与业界权威专家紧密合作，不断积累临床证据，探索使用PCCT临床价值。在本届 RSNA 大会上，我们欣喜地发现，已有11份基于佳能医疗CZT—PCCT的研究报告展示了其在PCCT领域的技术道路上从未停歇。
超高分辨率成像，减小临床盲区
在本届 RSNA 的11篇报告中，均提及了佳能医疗PCCT对于图像空间分辨率的提升：在不同研究中发现，由于佳能CZT-PCCT可实现超高分辨率(super high resolution, SHR)下1024×1024矩阵，0.2mm层厚的成像。佳能PCCT在严重钙化冠脉、冠脉支架、亚毫米级血管、肺癌筛查、脊柱和腹部等部位的成像中均能显著地提高空间分辨率，图像可呈现出更细微的组织结构，为医生提供更为详细、清晰的影像，助力临床决策。
比如，在一项冠脉成像研究中[1]，佳能PCCT使图像分辨率达到了前所未有的水平，与目前业界最高分辨率CT(UHR-CT)：Aquilion Precision相比，其CZT-PCCT在所有辐射剂量水平下PCCT的平均图像噪声和密度分辨率均低于UHR-CT，可用于准确描述冠状动脉钙化。
CZT-PCCT能显著提升图像分辨率(来自RSNA）
更低辐射剂量，成像更安全
除提高图像分辨率外，11项报告中还提及了关于CZT-PCCT辐射剂量的研究。多个报告显示，在不同的剂量水平下，佳能医疗 PCCT 图像始终表现出准确的亨氏单位、更好的稳定性、更低的噪声水平。这意味着，患者在接受CZT-PCCT检查时，在保持高质量的图像，还大幅降低辐射剂量，有效平衡了影像质量和患者安全。
比如，来自Emory University的Amir Pourmorteza教授在他的演讲中展示了CZT-PCCT对冠脉支架及其内腔的出色高清显示能力[2]，并指出CZT-PCCT将CNR(对比度噪声比)提高了56.5%，将图像噪声降低了29.5%，这意味着与传统能量积分CT相比，CZT-PCCT可使辐射剂量显著减少49.7%。
Amir Pourmorteza教授在RSNA报告(来自RSNA)
嵌合深度学习重建，提升临床价值
与以往报道的PCCT不同，佳能医疗PCCT 率先结合深度学习重建算法。在本届RSNA中，我们也首次看到了佳能医疗PCCT系统采用深度学习重建的报告，利用深度学习重建，有助于在维持高分辨率的情况下进一步降低图像噪声，使 PCCT 系统在SHR模式下提供更高的Z轴空间分辨率和更高清晰度的多平面重建图像。
日本国立癌症中心的Keiichi Nomura教授和Ken Hirayama教授分享了CZT-PCCT在胸部和腹部扫描中的首次临床应用经验。报告共同强调，CZT-PCCT的超高分辨率(SHR)模式扫描显著提升了图像的空间分辨率，而结合深度学习重建(DLR)又能有效地抑制图像噪声，胸部和腹部的解剖结构呈现也更为清晰，具有提升诊断准确性的潜力。
深度学习重建显著降低图像噪声(来自RSNA)
4、佳能CT生态链
本届RSNA大会上，佳能医疗已证明了基于CZT的光子计数CT展现出更高空间分辨率水平下显著降低辐射暴露的能力。未来，相信其将继续与各家权威机构合作，获得从预防到诊断、再到治疗效果和预后评估等各阶段的临床应用经验。
如今，得益于佳能医疗在宽体探测器、超高分辨率CT和深度学习重建的技术优势，以及其子公司Redlen在光子计数探测器领域的技术优势，佳能医疗在CT领域已形成“宽体CT—光子计数-高清分辨-能量成像- -深度学习”互哺的生态链，成为未来医学影像领域引领者。。。
RSNA2023中关于佳能光子计数CT的文献：
[1] Coronary Artery Calcium Volume Measurement: A Comparison between Photon-Counting CT and Ultra-High-Resolution CT using a Cardiac CT Calibration Phantom
[2] Dose-Efficient Ultra-High-Resolution Imaging of Coronary Stents with a CdZnTe-Based Clinical Prototype Photon-Counting Scanner
[3] Evaluation of a Prototype Photon-counting CT for Pulmonary Imaging using Patient-based Lung Phantoms
[4] High z-axis Resolution Imaging using CZT Based Photon Counting CT Quantitative Study and First Clinical Trial
[5] Super-High-Resolution Abdominal Imaging using CZT based Photon Counting CT with Deep Learning Reconstruction Quantitative Study and First Clinical Impression
[6] Super-High-Resolution Chest Imaging using CZT-Based Photon Counting CT Performance Characterization and First Clinical Trial S1-SSCH01-3
[7] CT Imaging of Lung Cancer Exploring the Clinical Potential of CZT-based Photon Counting Detector CT
[8] Developed Photon Counting Detector CT Comparison with an Energy Integrating CT in a Vessel Phantom Model
[9] Improving Spatial Resolution at Coronary CT Angiography on Photon-counting Detector CT A Structured Phantom Study
[10] Noise Reduction at Coronary CT Angiography with Photon-counting Detector CT A Structured Phantom Study
[11] Technical Performance Comparison of Super Resolution Deep Learning Reconstruction Algorithm on a Wide Area, Conventional Energy-Integrating Detector
