法國科研機構CEA－Leti①開發出一種新型X射線光子計數探測器模塊（photon－counting detector module，PCDM），有望給現有CT設備帶來提升。

PCDM在成像方面有很大優勢。新一代PCDM產品已經成熟，可以集成到CT原型機中，西門子醫療就新一代PCDM的設計、集成、制造和測試與CEA－Leti進行了接觸。將PCDM集成到西門子醫療的CT原型機中，經過臨床試驗發現，提高了CT的空間分辨率，減少了對患者的X射線輻射，降低了圖像噪聲和偽影，圖像質量更高，還能夠區分不同的造影劑。

基于碲化鎘（CdTe）的X射線PCDMs能夠同時兼顧高空間分辨率和多能量圖像。

使用小像元（small－pixel）探測器，將更高的空間分辨率轉化為更好的圖像質量和更清晰的圖像，與目前的掃描技術相比，新技術可以識別非常精細的結構，比如肺部的小氣道、骨小梁，以及冠狀動脈支架的細網格等。

與傳統探測器的灰度級圖像相比，多能量可以呈現彩色圖像，并精確確定體內化學元素的原子序數。

CT通過計算機來處理多個不同角度的X射線測量組合，生成被掃描對象的橫截面圖像，目前使用能量集成探測器（energy－integrating detectors， EIDs）來產生圖像，這一過程基于間接轉換技術。PCDMs則與之相反，能以更高的轉換效率，直接將X射線光子轉換成電子信號。

能量集成探測器在一段固定的時間內記錄存儲在像素中的總能量時，無法區分低能量和高能量光子，而PCDMs會對每個光子進行計數，從而提高圖像的對比噪聲比（contrast－to－noise）。它還允許對探測到的光子進行能量分級，用于產生彩色圖像，從而可以精確地確定任何化學元素的原子序數，并區分體內存在的多種造影劑。

美國梅奧診所的研究人員已將西門子醫療的PCDM CT應用于模體（phantoms）、尸體（cadavers）、動物和人類，并生成了300多名患者的圖像。研究人員表示，這些圖像把理論上的技術優勢在臨床上顯示出來。

梅奧診所研究小組發表的論文顯示，采用PCDM之后，CT的空間分辨率得到了提高，輻射和碘造影劑的劑量要求降低了，圖像噪聲和偽影水平也得以降低。此外，同時采集多個150微米分辨率數據集的能力（每個數據集代表不同的能譜）有望帶來新的臨床應用。

CEA－Leti正在致力于提高PCDMs的效能，參與開發基于碲化鎘的能量分辨PCDM，利用兩個能量閾值計數器探測單個X光光子。

研究人員表示，盡管結果令人鼓舞，但PCDMs響應的光譜質量遠遠沒達到最佳，而且仍有技術上的挑戰需要克服，比如電荷共享、電荷感應和堆積。下一步，新一代基于PCDM的CT將解決這些問題。

為了做到這一點，CEA－Leti開發了一種校正光子計數探測器（corrected photon counting detector，CPCD），其特點是在對信號進行數字化之前，像素內部有一個“實時清理光譜（real time cleaned spectrum）”。它基于碲化鎘層與新的CMOS讀出集成電路（Read－Out Integrated Circuit）的混合，其中每個像素與接口存儲器集成了芯片內的電荷共享校正（charge sharing correction）、電荷感應（charge induction）和反堆積（pile－up rejection），以及一個內存接口，以緩和芯片外（off－chip）后處理的限制。

CEA－Leti的專業人士表示，未來的挑戰是設計一種新型芯片，具有25 Mcps／像素（Mcps／pixel）輸出計數率（Output Count Rate）和低功耗［僅有幾毫瓦／像素（mW／pixel）］，像素間距0．5mm（包括所有校正）。由此產生的校正光子計數探測器（CPCD）應該能夠測量到所需的2．108計數／秒／mm?的通量，從而達到PCDM CT的最佳響應。

注①：CEA－Leti成立于1967年，是法國 CEA Tech下屬的一家技術科研機構。

CEA Tech 是CEA（French Atomic Energy and Alternative Energy Commission，法國原子能和替代能源委員會）的技術研究部門。CEA Tech擁有三個實驗室（Leti、Liten和List），主要為ICTs、能源和醫療領域開發廣泛的技術組合。

CEA－Leti也是法國的39個卡諾研究所之一，與大約220家各種規模和各個領域的公司開展研發項目。卡諾（Carnot）研究所計劃設立于2006年，由法國高等教育與研究部（MENESR）對在產業界合作研究、技術轉移等方面取得顯著成果的公共科研機構進行卡諾標簽認證，提供專項資助。

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