附件：我国X-CT发展现状及趋势

1. 我国 X-CT 的发展现状

我国生产 X-CT 的企业主要有沈阳东软医疗 系统有限公司、上海联影医疗科技有限公司、深 圳安科高技术股份有限公司、明峰医疗系统股 份有限公司等。东软医疗从 1998 年自主研发了 我国第一台国产 CT 机至今已近 20 年的发展历 史，目前在我国国产 CT 的研发中仍处于领先地 位，2012 年其自主研发的中国首台 64 层螺旋 CT 成功问 世，2015 年，NeuViz 128 排螺旋 CT 获

得 CFDA、FDA、CE 等多方认证。128 排 CT 也 是目前国产 CT 的最高水平。上海联影医疗科技 有限公司是近几年发展起来的公司，引进了大量 的国外高尖端人才致力于 CT 技术的开发，在 16 排 CT 产品推出一年内直接跨越式推出 128 排 CT。 深圳安科和明峰医疗目前已上市产品为 16 排 CT， 正致力于 64 排 CT 的研发和注册阶段。

2. 趋势分析

制约国产 CT 发展的主要问题是缺乏核心技 术，核心技术受制于人，限制了产品的研发和 更新换代的能力，也大大增加了成本。CT 的核 心技术包括探测器、X 光球管、滑环和数据传 输、采集系统以及图像重建算法。国产 CT 的发 展趋势就是紧密围绕制约我国 CT 产业发展的技 术瓶颈，重点是突破低成本高性能稀土闪烁以及 阵列设计制造技术、模块化并可扩展的探测器技 术、高通道探测器数据采集专用集成电路 ASIC 芯片设计制造技术、大功率 X 线球管设计制造技 术、高速滑环设计制造技术等多项关键技术，以 及能谱成像算法和校正技术等关键嵌入式软件研 发。“十三五”期间计划实现整机产品中的主要核 心部件国产化，同时，可以研制生产高清大容积 医学 CT 系统，具有一次扫描覆盖任何器官功能， 整机系统扫描时间不大于 0.2s，扫描范围不小于 16cm，X 射线管热容量不小于 8MHU。

2.1 探测器

CT 探测器是 CT 数据采集系统中 A/D 转换的 核心部件，它直接接收 X 线束穿过被照物后的光

等辅助设备 [2]。探测器的闪烁体材料的作用是将 X 光转化为可见光，然后将可见光输送给发光二 极管，好的闪烁体材料应体现在转换效率高且余 晖短，X 射线的利用率高，目前主要的购买厂家 为东芝和日立的 GOS 闪烁体材料。ASIC 芯片的 功能是将光电二极管传出的模拟电子信号进行处 理并转换成数字电子信号，然后传送到计算机进 行图像重建，ASIC 的噪音、线性度、功耗、动 态范围、采样速度等决定了 ASIC 的性能，目前 主要的购买厂家为 ADI（Analog Device Inc）和 TI（Texds Tnstruments）。国际一线的品牌厂家都 一直保持高投入进行探测器的研发与提升。GE 公司采用的是 Hilight（掺铕的氧化钇钆透明陶瓷） 和 Gemstone（宝石）两种稀土陶瓷探测器，其中 宝石材料是目前先进的医用 CT 探测器材料，同 时，GE 公司最近研发的 Vyper ASIC 芯片具有功 耗低、噪音低、显性好等优势，与光电二极管直 接耦合，提高了集成度，降低了噪音。西门子拥 有自己的 GOS 高速稀土陶瓷探测器生产线，有 较强的材料研发实力，其使用 AMS 的 ASIC 芯

子信号，通过其自身的特性转换为相应的电信号。 片于 2011 年推出了 Steller 探测器，号称有非常

一个典型的探测器包括介质（如闪烁体等）、光电 转换阵列和电子学部分，此外还有准直器、电源

低的电子噪音和信号串扰，但同时出现温度控制 和探测器模块寿命缩短等问题。飞利浦近几年在

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专题 · 放射

Thematic Forum · Radiation

探测器新技术研发上投入了大量资金，在三维准 子之间进行操作指令和大量数据的传输 [4]。数据

直器、ASIC 以及 DAS 电子系统集成上有竞争力， 传输对滑环带宽的要求非常高，数据的传输带宽 但必须依赖日立提供的 GOS 陶瓷。在探测器方面， 必须达到 20~40G/s 左右，目前国产的滑环带宽

国内生产企业目前只有组装集成的能力，没有 生产闪烁体材料以及 ASIC（Application Specific Integrated Circuit）等核心部件的技术和人才，局 限于购买国外厂家的材料和芯片进行组装。

2.2 X 线球管

CT 的运行需球管在大功率情况下连续长时 间扫描，其对产生射线的球管要求非常高，为此 CT 球管从固定阳极发展到旋转阳极，阳极散热从 辐射散热到直冷式散热。CT 球管的主要性能指 标是热容量和散热率 [3]。多层螺旋 CT 所用球管 热容量通常在 3MHU 以上。由于 CT 球管研制开 发成本较高，同时与整机密切融合，而国内高热 容量球管的研制与国外相比还有差距，目前国产 CT 不得不长期从国外购买进口球管，主要的进 口球管供应商有 Dunlee 和 Varian，均有能力生产 8MHU 的球管。GE、飞利浦、西门子均拥有自己 的球管，GE 生产的 64 排 VCT 的热容量已达到 8MHU，飞利浦生产的 iMRC 球管具有 120KW 的 功率，支持转速 220rpm，使用螺旋槽轴承，液态 金属润滑，散热效果好，号称等同于 30MHU 的 热容量，西门子生产的 Stratan 球管和 iMRC 性能 类似。随着国内各大医院 CT 的普及，其需求量 越来越大，国内迫切需要研制高热容量的 CT 球 管。目前国产 5MHU 的 CT 球管主要技术指标达 到设计要求，下一步还需经过 CT 机长期使用以 检验其可靠性和稳定性。“十三五”期间将重点研 发 8MHU 热容量 100kw 的大功率球管。

2.3 滑环和数据传输

20 世纪 80 年代中期出现了滑环技术，去除 了球管和机架之间的连接电缆，解决了球管在旋 转运动过程中电缆缠绕的问题，实现了球管 - 探 测器可以单向连续旋转的功能，大大加快了扫描 速度。所谓滑环技术，是指 CT 机的运动部分和 固定部分采用炭刷 - 滑环接触的连接方式，工作 时，滑环将电从供电系统供给转子，并且在定转

一般不超过 10G/s。高速滑环的供应商主要是德 国 Sliefring 和美国的 Moog 公司，德国的 GAT 公司也有一些比较低端的产品。近几年国内也 有一些公司致力于研发 CT 的滑环技术，深圳晶 沛电子有限公司目前可定制 0.5~3 米内径，传输 100bit 高速数据信号、1000M 以太网、光纤信号等，

2000VAC 高电压，500A 大电流的 CT 滑环。中科 院苏州医工在光传输滑环的研究上取得了较大进 步，并且研制了能够用于 CT 的滑环样机。

2.4 采集系统和图像重建算法 从物理学角度来看，在实现国产 CT 高速大

容积采集数据的同时，扫描范围的扩大将带来严 重的图像质量问题，主要的技术难点体现在三个 方面：第一，散射的增加造成图像伪影和噪音； 第二，锥束效应使得扫描范围的两侧（Z 方向） 图像质量变坏；第三，足跟效应导致 Z 方向 CT 值的不一样。因此，图像重建必须解决锥束伪影 和散射对图像造成的影响，使图像质量达到设计 目标；解决心脏运动给图像造成的运行伪影；基 于系统噪声模型的边缘保持约束项，解决迭代重 建图像中的斑块状伪影及过度平滑现象；低剂量 条件下的投影域能谱数据分解方法，能够进行单 能量成像和物质化学组成鉴别，能够实现高速大 容积 CT 的空间分辨率 141p/cm，重建速度大于 30 帧 /s。此外，能谱 CT 成像已经成为一种趋势， 目前能谱成像的方法有 GE 公司的高低压瞬切、 西门子的双源双探测器、飞利浦的双层探测器以 及东芝的二次不同能量的扫描。通过自主研发能 谱成像算法形成我们独特的能谱技术，达到多物 质能谱成像，实现灵活的多物质定性和定量，病 灶早发现、病灶性质鉴别、肿瘤同源性鉴别、疗 效评估、血管显微成像和低剂量成像，同时还能 消除射线硬化尤其是骨硬化带来的伪影。

3. 小结

未来 CT 机的发展方向为容积 CT、能量 CT 和低剂量乃至无害 CT。容积 CT 要求探测器越来 越宽、机架转速越来越快、X 射线球管热容量越 来越大。目前东芝已研制生产 640 层的 CT。能 量 CT 要求探测器的灵敏度和分辨率越来越高、X

射线的可变性越来越高，能量将成为除密度外的 第二 CT 诊断元素。低剂量乃至无害 CT 要求探 测器的灵敏度越来越高同时后处理软件功能强大。 国产 CT 的发展仍然任重而道远。