CERN X射线光谱探测器医学应用研讨会助力X射线光谱成像技术从实验室走向临床
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X 射线光谱成像已获得医疗用途认证
2022年第六届X射线光谱探测器医学应用研讨会已落下帷幕。该研讨会于 2011 年启动，每两年举办一次，致力于推动一项新成像技术的发展（也就是“光子计数成像”，一种使彩色计算机断层扫描成为可能的技术）
十一年前，人们还对X射线光谱成像的技术可行性和临床发展持怀疑态度。CERN 研讨会形成了一个充满活力的专家社区，推动这些想法具体化，他们相信该技术的潜力。
CERN作为世界上最大的物理实验室，在微电子和粒子探测器方面具有行业领先的能力以及全球化科研合作的悠久历史，这使其成为举办此类研讨会的最佳场所。本次研讨会汇集了相关领域超过 100 名参与者，如临床医生、放射科医生、医学物理学家、生物学家、示踪剂研发者、成像系统专家以及探测器和 ASIC 开发人员。
今年的研讨会，大家在这里庆祝了一个重要里程碑：美国食品和药物管理局 (FDA) 于 2021 年批准“近十年来CT成像领域的第一个重大技术改进”，西门子光子计数CT。这是世界上第一台正式批准用于常规医疗用途的X射线光谱成像扫描仪。 “CERN 研讨会在推进这项技术并将其从实验室带到临床方面发挥了重要作用。”华盛顿大学放射学系教授兼主席 Dushyant Sahani 医学博士说，“X射线光谱成像将通过向患者提供更低剂量、更好的图像来彻底改变医学诊断成像，从而实现优化宝贵医院资源的新模式。”
在更接近CERN的瑞士洛桑大学医院，来自MARS Bioimaging 公司的 3D 彩色 X 射线手腕扫描仪正在等待批准开始临床试验。CERN 和新西兰 MARS Bioimaging 公司于 2008 年共同合作开发了这款基于 Medipix3 技术的 3D 彩色 X 射线扫描仪。
使X射线光谱成像成为可能的许多技术都源于基础科研，特别是来自用于高能物理实验的探测器研发。CERN 知识转化小组负责人 Giovanni Anelli说：“CERN 制定了积极的知识转化政策，我为 Medipix 项目参与者和我们的商业合作伙伴在开创高分辨率X射线光谱成像方面所发挥的作用感到自豪。”
上图展示了已组装到CdTe传感器的 Medipix3 ASIC芯片。CdTe能有效吸收用于医疗诊断成像能段的 X 射线。（图片来源：Advacam Oy）
Advacam Oy团队源自芬兰 VTT 技术研究中心，在传感器研发、加工，晶圆焊撞和倒装焊接等领域拥有30多年的经验。目前众星已在中国市场推出相应技术支持，为国内探测器的研发团队（包括企业）就传感器加工、各种类型晶圆的焊撞和不同形状的混合像素探测器的倒装焊接等方面需求提供工艺服务。
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为什么X射线光谱探测器是一项突破性技术？
医疗设备中使用的 X 射线通常涵盖很宽的能段，可以将不同能量段的X射线视为不同的颜色。在传统探测器中，拍摄的图像是基于每个像素吸收的总 X 射线能量而形成的黑白图像。当使用光谱探测器时，图像还包含入射 X 射线的“颜色”，使用更少的放射剂量的同时提供更好、更清晰的图像，在诊断疾病时具有显着优势。在某些情况下，MRI（磁共振成像）甚至可能变得多余。或者，将附着在生物标记上的金属造影剂注入体内，可以避免昂贵的 PET-CT（正电子发射断层- 计算机断层）扫描。
使用 X 射线能量信息的概念首先应用于双能 CT (DECT) 系统。DECT需要在不同的 X 射线管电压 (kVp) 下依次拍摄两张图像。由于每张图像具有不同的平均 X 射线能量，因此与单张图像相比，这些图像可以结合起来产生更清晰的图像。但是，两次拍摄扫描通常要求患者接受更高的辐射剂量，所以通常仅在必要时使用 DECT。另一方面，光谱探测器会比 DECT 系统显示更多的信息，只需拍摄单个图像，无需使用额外剂量，始终可以获取能量信息。
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