国家卫生健康委员会主管

中日友好医院主办

中老年保健杂志

中国科技核心期刊（科普类）

光子计数CT

撰文 孙宏亮

编辑 保健君

在医学影像领域，CT(计算机断层扫描)是一项划时代的发明。自20世纪70年代问世以来，它让医生能够在不动刀的情况下看清人体内部，发现疾病的踪迹，挽救了无数生命。半个多世纪过去，技术创新从未停下脚步。 如今，我们迎来了CT发展史上最令人期待的一次重大突破——光子计数CT。

光子计数CT的特别之处在哪里？不妨用一个形象的比喻。想象一下，您正站在一个热闹非凡的菜市场外。传统CT(能量积分探测器CT)就只能让您站在门口去听里面的声音，您能听见里面很吵闹，却听不清是谁在卖菜、谁在卖肉，更别提他们具体在说什么了，得到的只是一个模糊的菜市场整体印象。

CT的工作原理

要了解光子计数CT，我们先要知道CT的工作原理。

其实很简单，就像用手电筒打光来看影子，X射线穿过人体，不同的组织(如骨头、肌肉、脂肪和血液)对射线的阻挡程度不一样。另一侧的探测器会接收这些穿透后的射线信号，再由计算机处理，拼成我们看到的那种“黑白灰”的横断面图像。

在这个过程中，探测器就是CT的“眼睛”。

传统CT的探测器视力有限，存在一些天然的限制。

01

能量“大杂烩”

在传统CT中，探测器将来自患者体内不同能量的X光子全部“混合”成一个总的信号。在成像中，每个X光子携带的关于组织成分的关键信息无法被利用，从而 限制了图像的定量分析和组织区分能力。

02

不可避免的“噪声”

这种混合过程本身就会产生不必要的“电子噪声”，就像收音机里不可消除的“滋滋”杂音。噪声叠加在图像上，会降低图像的清晰度，尤其是在使用低剂量扫描时，噪声问题尤为突出。

03

有限的物质区分能力

由于 所有信息都被平均化了，当两种不同物质(如血管里注射的碘对比剂和常见的钙化斑块)在常规图像上看起来相似时，传统CT就很难将它们精确地区分开来。医生需要依靠经验和复杂的后处理技术去推测，这无疑增加了诊断的不确定性。

传统CT虽然已经非常强大，但它就像用肉眼观察太空：能够看清整体轮廓，却错过了许多微小的细节。

光子计数CT的优势

光子计数CT的颠覆性，源于其探测器材料的根本性变革。它突破性地采用碲化镉(CdTe)先进半导体材料，构成数以百万计的微小独立传感器。每一个传感器就像一个精明的“裁判”。当一个X光子打上来时，它会立刻做出反应。

首先它会计数， 只有超过特定能量阈值的信号才会被记录，这样噪声被有效杜绝。紧接着，它测量光子的能量，并像邮递员分拣信件一样，将其精准投入对应的“能量篮筐”(如低、中、高能量组)。

这种 “逐个计数、按能分类”的工作模式，像是给观察太空的人配备了哈勃望远镜，可以更直接更准确地进行成像，带来了传统CT无法企及的四大核心优势。

PART 01

极高的空间分辨率：

看得前所未有的“清”

这就好比您的手机照相画质从过去的360P，一下子跃升到了4K超高清，还配备了顶级光学防抖。图像清晰度锐利度达到了全新高度。在临床上，这意味着我们能够看到以前根本无法分辨的微观结构，图像层厚可达到0.2毫米，相较过去提升了3倍以上。

例如，肺部扫描，次级肺小叶间隔结构清晰可见，有助于早期发现间质性肺病；心脏冠脉成像，可以精细观察斑块纤维帽是否完整，这是预测斑块破裂、引发心肌梗死的关键指标。

PART 02

超低的辐射剂量：

用更少的“光”，看得更清楚

就像在嘈杂的菜市场(传统CT)，您必须大声喊叫(使用高剂量X射线)才能让对方听清；而在安静有序的音乐厅(光子计数CT)，您只需轻声耳语(使用极低剂量X射线)，智能探测器就能清晰捕捉每一个音符。 在临床上，这对需要反复CT检查的患者(如肿瘤疗效评估)、辐射敏感的儿童，以及大规模人群的肺癌筛查等，具有重大意义。光子计数CT让 “以最小辐射剂量获取最优图像”成为可能，实现了真正的安全与高效兼顾。

PART 03

天然的多参数成像：

辨得前所未有的“准”

这是光子计数CT最引人入胜的“魔法”！就像给黑白电视机装上了彩色翅膀。 它从一开始就把不同能量的光子分类，计算机可以利用这些“颜色”信息进行“伪彩色”渲染，将不同物质成分精准区分开来。在临床上，这意味着可以实现真正的 “物质鉴别或分离”。

①

去骨成像，一次增强扫描后，一键“减去”骨骼，清晰显示被骨骼遮挡的血管或病变；

②

碘剂提取，生成纯碘图，直观显示血供丰富的肿瘤组织；

③

钙化标识，生成纯钙图，精确分析血管斑块中的钙化负荷；

④

这种能力大幅提升了诊断的精准性和特异性，让医生能够看到传统CT无法分辨的组织细节和物质特征。

PART 04

有效消除金属伪影：

图像前所未有的干净

改变未来医疗：

光子计数CT的临床应用蓝图

这项技术并非空中楼阁，它已经在顶尖医学中心展现出巨大的潜力，并正在重塑多个临床领域的诊断流程。

1.肺癌筛查与精准诊断

在更低剂量下发现更微小的肺结节，并通过能谱分析精准评估结节成分和血供，大幅减少误诊和不必要的随访。

2.心血管疾病结构与功能评价

3.肿瘤精准评估

在治疗过程中，可敏感、早期地评估疗效。例如，通过定量分析碘剂摄取变化，判断靶向药或化疗是否起效，比单纯观察肿瘤体积变化更早。

4.神经、骨骼及儿科等领域

在微小骨折、早期脑梗死、小儿先天性心脏病等方面，其超高分辨率和低剂量特性显著提升了诊断信心。

尽管目前光子计数CT仍处于临床推广的早期阶段，设备成本较高，但它将充满无限可能。我们有理由相信，在未来5到10年内，光子计数CT将逐步从科研殿堂走向临床常规，不仅 有望成为放射诊断的“金标准”，更代表未来CT发展的方向——多维、低剂量、智能化、跨模态整合和个性化普惠，让影像从“看清”走向真正的“看懂”，为医学诊疗提供坚实支撑。

此内容为医学科普，仅供参考

不能作为诊断医疗依据

本文作者简介

孙宏亮

中日友好医院放射诊断科主任医师、科副主任，北京大学医学部教授、研究生导师，北京协和医学院和首都医科大学研究生导师。兼任国家远程医疗与互联网医学中心肺癌专家委员会副主任委员、北京中西医结合学会罕见病学分会常委、北京精准放射医学学会肿瘤放射诊疗分会常委、北京肿瘤防治研究会精准影像诊疗专业委员会委员、中华医学会放射学分会磁共振专业委员会学组委员、中华放射学会骨肌学组Youth Club委员、中国中西医结合学会医学影像专业委员会青年委员及学组秘书等。

临床专长为胸腹部影像诊断与CT引导下肿瘤介入诊疗。科研聚焦体部肿瘤影像生物学标记及介入放射学临床研究。

亲爱的读者朋友