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【亚搏平台官网下载】厂商百花齐放,但CT探测器的成长依然到了瓶颈期!

发展历程 / 2022-05-08 00:31

本文摘要:厂商百花齐放,但CT探测器的成长依然到了瓶颈期! 媒介 跟着科学技能的成长,CT已经成了放射科的主力设备之一。相关统计显示,今朝海内CT保有量约为2.5万台。CT探测器是CT的焦点部件之一,被称为“CT的眼睛”。 2018年,CT探测器设备市场价值约为14.8亿美元,估计2017-2024年复合增长率4.5%,2024年市值将达19亿美元。虽然海内各家厂家都推出了自主研发的CT探测器,可是CT探测器的成长还是到了瓶颈期。将来,CT探测器又该何去何从呢?

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厂商百花齐放,但CT探测器的成长依然到了瓶颈期! 媒介 跟着科学技能的成长,CT已经成了放射科的主力设备之一。相关统计显示,今朝海内CT保有量约为2.5万台。CT探测器是CT的焦点部件之一,被称为“CT的眼睛”。

2018年,CT探测器设备市场价值约为14.8亿美元,估计2017-2024年复合增长率4.5%,2024年市值将达19亿美元。虽然海内各家厂家都推出了自主研发的CT探测器,可是CT探测器的成长还是到了瓶颈期。将来,CT探测器又该何去何从呢? 一、CT探测器的感化 CT的全称是computer tomography,即X线计较机体层扫描仪。

CT是在1971年由EMI(电气和音乐工业有限公司)的电气工程师戈高弗雷·纽博尔德·豪斯费尔德爵士(Sir Godfrey Hounsfield)缔造发现的。今后,跟着探测器数量的增加和扫描时间的减少,它履历了多次改良。

CT由X线球管、滤过器、准直器、探测器以及机架构成。X线球管、探测系统和重建算法是对图像质量影响最大的三个CT组件。

CT探测器就是将已经通过人体衰减后的X线转换为光电信号,使计较机系统得以识别而且计较出相应的信息。探测器转换质料应有效地检测(即接收)入射的X射线量子并将其转换为光(对于闪烁质料)或直接转换为电信号(对于直接转换质料)[1]。转换台对整体成像机能的极强影响使得闪烁体和直接转换质料成为成像检测器的关键技能项目。

转换质料的主要特点是:探测效率、灵敏度、空间辨别率和时间辨别率。展开全文 注意检测效率和灵敏度之间的差异很是重要。

由于X射线和CT成像受X射线量子通量的噪声支配,因此检测效率应尽可能高。应检测到80%或更多的传入量子。太低的检测效率无法通过增加检测器的灵敏度来恢复。

二、CT探测器的分类 CT探测器主要分为固体探测器和睦体探测器。个中,固体探测器根据闪烁体的质料区别又分为闪烁探测器和稀土陶瓷探测器;气体常用高压疝气。1、气体探测器 气体探测器是操纵气体(疝气)电离的道理,入射的X线使气体发生电离,透过丈量电流的巨细来测得入射X线的强度。气体探测器凡是做成一个密闭的电离室,密闭的气室内被插手约30个大气压,以增加电离室的电离。

电离室的上下夹面由陶瓷拼成,两侧由薄钨片组成,而X线的入射面由薄铝板组成,中心收集电极也由薄钨片组成。当X线入射到电离室后,使疝气电离,由中心收集电极的正、负极吸收(正电极吸收负离子,负极相反),通过前置放大器放大后送入数据收罗系统。

电离室侧面的钨片对X线有准直感化,可防止散射线进入电离室。可是气体探测器致命的缺点在于工艺上面只能做成单排探测器,所以在第三代CT后,已经没有使用气体探测器的CT产物了[2]。2、固体闪烁体探测器 有些质料当X线或其他带电离子穿过时可以发射出可见光,这种质料被称为闪烁体。为了有效地检测X射线,凡是使用含有一些重元素的无机化合物。

比方碘化钠(NaI)或钨酸镉(CdWO4)。为了在60 keV或更高的量子能量下实现高检测效率,由于X射线成像需要在探测器处到达100μm阁下的精细空间辨别率,所以闪烁体的典型厚度规模为0.3到2.5 mm。

碘化铯(CsI)凡是用于此应用,因为它可以生长为如图所示的柱状布局。这种布局限制了闪烁光的横向扩散,从而大大有助于实现可接管的空间辨别率。对于与非晶硅光电二极管一起使用,CsI掺杂铊元素,可作为活化剂改变最大的光发射区域。

现代CT被遍及使用的是稀土陶瓷探测器,它实际上是掺杂了钇之类金属元素的超快速氧化陶瓷,接纳光学方法使这些质料和光电二极管联合在一起。其特点是不变性好、光电转换效率高、X线的接收率达99%、余晖小且容易举行较小的支解(闪烁体是阵列探测器小单位的构成部门,尺寸越小,空间辨别力越高)[2-3]。

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在追求“抱负的闪烁体”时,评估了满意现代CT扫描仪的高旋转速度,高辨别率和较低患者剂量要求的新质料,安装和几何形状。研究重点是发光量,速度,余辉和透光度。当前在CT检测器中使用的闪烁体的光输出量与Nph=10^6/Eg给出的理论极限相差甚远,个中Nph是每1MeV伽马光子可见光子数,Eg是闪烁体带间隙,β是一个约2.5的数值因子。

比方,GOS的理论极限为Nph〜90,000[4]。今朝很多尝试小组正在评估新质料,以用于现代CT应用。一种很是有前途的质料是(Lu,Gd,Y,Tb)3(Ga,Al)5 O 12类型的石榴石。

这些质料可以单晶和多晶陶瓷形式提供,具有精彩的透光性,增加的光产量,很是短的衰减时间以及与光探测器的光谱匹配性提高。GE Gemstone™是首款贸易上用于CT检测的石榴石闪烁体。

为飞利浦双层探测器评估的另一组质料是低原子序数闪烁体,比方ZnSe:Te,用于探测低能部门X射线光谱。石榴石型,GOS和ZnSe:Te闪烁体的原质料(晶圆)。

其他可能在CT中实现的质料是卤化物“超亮”闪烁体,比方SrI 2:Eu,据报道其光产率凌驾90,000光子/ MeV[4]。三、 CT探测器海内市场阐发 我国医疗影像市场辽阔,将来仍有较大潜力:2017年中国医疗影像市场范围到达511亿元(73亿美元),占全球医疗影像市场17.4%;2010年至2017年中国医疗影像市场范围的复合增长率到达6.5%,远超全球增速1.0%。

从海内政策支持上看,出格审批通道勉励本土企业创新,国产替代走向正轨。医疗影像进出口价差较大,部门优势范畴存在国产替代时机。

中国主要医疗影像设备平均入口金额是出口金额的2~12倍:从2018年医疗影像设备进出口数据来看,CT设备入口金额是出口的6倍。借此,国度通过出格通道好比采购国产设备无需医疗设置证等方式,支持国产影像设备。

2018年10月国度卫生康健委员会公布《2018-2020年大型医用设备设置规划数量漫衍表》,明确大型医疗设备采购打算,个中大部门为医疗影像设备。医疗影像财产链可细分为六个环节:别离为原料出产、零部件出产、焦点组件制造、主机制造、系统集成和医院;个中原料和零部件属于上游,焦点组件和主机属于中游,系统集成和医院属于下游。中游为医疗影像焦点环节:探测器、高压产生器、数据处置惩罚系统等均为医疗影像财产的重要构成部门。

2018年,探测器设备市场价值约为14.8亿美元,估计2017-2024年复合增长率4.5%,2024年市值将达19亿美元。虽然海内厂商已经相继都推出和创新设计了本身的探测器,可是探测器背后的一些焦点元件还是依靠入口。

比方:传感器。传感元件是数据收罗的重要环节之一,差别成像范畴对应差别的传感器,是决定成像质量的关键物理部件,估计2022年差别技能医疗影像传感器市场总额将到达545亿美元。另外还包括信号链,信号链是数据收罗和处置惩罚的关键环节,数据收罗和数据处置惩罚信号链模拟芯片在医疗影像半导体范畴重要性增加。

医疗影像范畴以信号链为主的模拟芯片重要性晋升:医疗影像行业对辨别率、宁静性等需求不停增长,使其半导体含量继续增加,估计2020年全球医疗影像半导体相关元件出货量到达73000;个中模拟芯片占比从2014年8.6%晋升至2020年20.5%。假如国产公司能在探测器相对应得关键元器件上面有自主创新,纵然今朝探测器新研发技能碰到瓶颈期得时候,还是可以在海内得市场上有所晋升。四、CT探测器厂商及代表性产物 1、西门子医疗 德国西门子拥有凌驾170年汗青,在全球规模内持有18,000个专利,西门子医疗是领先的医疗技能公司。在全球凌驾70个国度约50,000名员工将继续创新,塑造医疗行业的将来。

在上海拥有西门子亚洲培训中心,以及装配工场和研发中心。在深圳有西门子磁共振研产生产部分。

以SOMATOM® X.cite为例,使用的是StellarInfinity detector®,Stellar探测器是西门子医疗集团的首个完全集成的探测器。通例的检测器模块依靠信号处置惩罚板,个中光电二极管与模数转换器分隔部署。

这会导致电子噪声,因为信号在二极管和转换器之间的流传间隔相对较长。在Stellar探测器中,简化了电路板,而且将转换器直接部署在光电二极管下方。由于来自光电二极管的模拟信号被直接转换为靠得住的数字信号,因此这种完全集成降低了电子噪声,从而显着提高了信噪比(SNR),从而优化了剂量效率和图像质量。

更高的通道密度和新的几何形状甚至在庞大区域中也可提供均质的图像质量,具有完全电子集成的TrueSignal技能,边沿技能可生成0.5毫米的图像,单次收罗层数可达128,空间辨别率0.3mm,最大旋转速度0.3s。2、飞利浦医疗 荷兰飞利浦医疗作为心脏病、肿瘤、危急照顾护士以及妇女范畴的保健专家,始终致力于研发并提供全面的医疗保健解决方案觉得用户提供物超所值的保健办事,包罗了从疾病防备、放射诊断到治疗,再到康健办理以及监测等等。

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以IQon Spectral CT为例,通过新的双层光谱检测器为传统的CT扫描增加了能谱辨别率。借助基于钇的闪烁体(GOS+)可以接收99%的高能射线,NanoPanel棱镜检测器可同时识别高能和低能光子,不仅可以检察剖解布局,还可以使用颜色来表征关键布局的组织密度含量。与传统的双能CT差别,能谱技能可以运用于任何方式的扫描中。

3、GE通用医疗 美国GE医疗是GE集团旗下(NYSE: GE)的医疗康健业务部分,年营收超170亿美元。致力于成为引领精准医疗的创新者,GE医疗提供智能设备、数据阐发、软件应用和办事,实现从疾病诊断、治疗到监护的全方位精准医疗生态体系。GE医疗拥有100多年的悠久汗青,在全球160多个国度拥有约5.6万名员工。

GE医疗从1979年开始在中国开展业务,于1986年在北京建立了第一家服务处。1991年,航卫通用电气医疗系统有限公司在北京建立,成为GE在中国的第一家合伙企业,随后建立华伦公司 – 致力于打造中国本身的伦琴,与海鹰集团公司合伙建立了无锡工场。今朝,GE医疗在中国成立了包括独资和合伙企业在内的多个谋划实体,拥有员工近7,000名,包括一支由1,000多名工程师构成的研发团队,为中国和全世界开辟领先的医疗产物与技能。

以Revolution CT产物为例,在Revolution™CT上引入GSI Xtream,这是第一项旨在改善小病变检测,组织表征和减少金属伪影的体积能谱CT技能,从扫描到重建再到可视化,整个GSI体验获得了加强。借助GemstoneTM净度检测器,上文中所提到的石榴石探测器,有 0.25 msec 超高速 kV 切换功效,16cm宽度探测器,0.23 mm辨别率。4、佳能医疗 日本佳能公司, 2018年1月4日起,佳能股份有限公司宣布,佳能集团旗下的东芝医疗系统株式会社正式改名为“佳能医疗系统株式会社”(以下简称“佳能医疗系统”)。

佳能医疗系统从事用于疾病的早期诊断、早期治疗的CT、MRI、超声波诊断设备、X光诊断设备等影像诊断系统和查抄设备的研发和出产,向世界约140个国度和地域提供产物。贯彻执行“Made for Life”的理念,助力医院的运营,为患者提供低承担的医疗系统办事,助力“守护名贵生命”的医疗事业的成长。以 Aquilion Precision为例,使用“微锋”高精度切割技能从固体锭中切割出产闪烁体来实现的, 闪烁体探测器0.25mm,1792通道的16厘米的探测器,可收罗320 图像,最大旋转速度0.35s。

新的“微锋”紧密切割技能用于开辟了可光学断绝的离散0.25 mm元件,从而允许光传输而不会产生串扰。这一进步,加上闪烁体效率,检测器电路和其他DAS组件的显着改善,已经使导致了汗青上剂量效率最高的检测器。

只管通道数量增加了一倍,行厚度减半,检测器发生的图像噪声的幅度相当于以前的896通道0.5毫米系统。海内 1、联影医疗 联影医疗公司建立于2011年3月,是今朝海内独一一家拥有全线高端影像设备的公司。出格是全身一体化PETCT,更是开创了世界PETCT的中国制造。以uCT780为例,也是使用的是闪烁体探测器,可是基于TSV(硅通道)技能,直接输出数字信号,低辐射剂量与高图像质量兼而得之。

0.5mm探测器单位,最大旋转速度0.3s,可生成128层图像。2、明峰医疗 明峰医疗系统股份有限公司是建立于2011年,由明峰集团、国度先进制造财产基金、浙江省人才基金、绍兴创业基金及广州越秀财产基金投资的高新技能医疗设备公司。公司总部位于浙江省绍兴市,在中国杭州、中山、郑州、重庆、成都,以及美国俄亥俄州Solon设有研发、出产中心。

QuantumEye 799为例,原创球面宽体探测器,512层图像,可以产能谱图像。3、东软医疗 东软医疗系统股份有限公司(以下简称“东软医疗”)是中国大型高端医疗设备的鞭策者之一。

东软医疗今朝拥有CT、MRI、DSA、XR、PET/CT、RT、US、IVD、MDaaS九大产物线,可以或许提供放射影像、通例查抄、放疗与核医学、临床应用解决方案。以NeuViz Epoch 无极CT为例,使用 全景追光者探测器---16cm轴扫+16cm螺旋笼罩,0.259s的旋转速度,0.17mm图像辨别率。4、安科医疗 深圳安科高技能股份有限公司是在中央带领指挥下,由中国科学院与美国Nasdaq上市公司Analogic于1986 年合伙建立的中国最早的高科技医疗器械公司,是广东省和深圳市最早的高新技能企业之一。

公司主要从事高等医疗电子设备的开辟、出产和谋划,今朝产物涉及医疗影像、医疗信息、医疗电子和治疗等四个范畴,有六大类、近三十个品种。以ANATOM128 产物为例,使用了optiwave光波探测器,以及非打仗滑环,可收罗128层图像。结语 今朝各家厂商CT的成像特点差别,CT探测器的特点也有必然的区别,而CT探测器内部的罕见金属质料,其实都并未完全公然。

将来很长一段时间CT探测器的成长还是取决于于其质料的改变,以及切割技能方面的冲破。另外一点,CT探测器后面的数据转换器焦点部件仍然把握在外洋厂商手中,海内市场潜力还是很大,焦点技能还需取得冲破。参考资料: [1]. Shefer, E., et al., State of the Art of CT Detectors and Sources: A Literature Review. Current Radiology Reports, 2013. 1(1): p. 76-91. [2]. Melcher CL. Perspectives on the future development of new scintillators. Nucl Instrum Methods Phys Res A. 2005;537:6–14. [3].van Eijk CWE. Inorganic scintillators in medical imaging. Phys Med Biol. 2002;47:R85–106. [4]. Development of the HiLight™ scintillator for computer tomography medical imaging. Nucl Instrum Methods Phys Res A. 2003;505:68–71. [5].部门资料来自企业官网GE、飞利浦、西门子等。

- END - 作者 顾文超 | 编辑 杨柳荣 | 排版 Elsa返回,检察更多。


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