人工智能已經(jīng)能打敗人類圍棋高手，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已實(shí)現(xiàn)可穿戴化并進(jìn)入了千家萬戶，近年來各種高科技成果的爆發(fā)式誕生。而在核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，也出現(xiàn)了一個(gè)高科技的新名詞：CZT！

【科普：什么是CZT？】

        CZT，中文名叫“碲鋅鎘”，英文名叫“Cadmium-Zinc-Telluride (CdZnTe)”，是CdTe和ZnTe固溶而成的寬禁帶II-VI族化合物半導(dǎo)體晶體。晦澀的化學(xué)式少扯，CZT晶體究竟有啥大本領(lǐng)？

神奇本領(lǐng)1：

        CZT是唯一能在室溫狀態(tài)下工作，并且能在每秒每平方毫米面積上處理百萬到千萬級(jí)個(gè)光子的半導(dǎo)體，其靈敏度可以達(dá)到極限，連微弱到幾乎沒有的宇宙本底射線的輻射量也能快速精準(zhǔn)地捕捉到，它的發(fā)現(xiàn)曾引起過業(yè)界的轟動(dòng)。

神奇本領(lǐng)2：

        CZT具有優(yōu)異的光電性能，可以在室溫狀態(tài)下直接將X射線和γ射線轉(zhuǎn)光子變?yōu)殡娮?，是迄今為止制造室溫X射線及γ射線探測(cè)器最為理想的半導(dǎo)體材料。

那么重點(diǎn)來了，CZT是核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備最理想的探測(cè)器材料！

【CZT與傳統(tǒng)探測(cè)器有啥不一樣？】

圖1 傳統(tǒng)探測(cè)器與CZT探測(cè)器的成像原理

左：碘化鈉+光電倍增管 的間接成像技術(shù)

右：CZT晶體的直接成像技術(shù)

        自從1958 年第一臺(tái)Anger伽瑪相機(jī)的誕生以來，傳統(tǒng)的SPECT核醫(yī)學(xué)設(shè)備探測(cè)器一直采用的是碘化鈉晶體（NaI）+ 光電倍增管（PMT）設(shè)計(jì)（如上圖左邊），注射到人體內(nèi)的放射性藥物發(fā)射出γ光子，通過準(zhǔn)直器定位投射到NaI晶體上，轉(zhuǎn)換成可見光，再通過PMT光電倍增管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并放大，傳輸?shù)诫娮泳€路和工作站進(jìn)行重建成像。這種多次轉(zhuǎn)換的間接成像技術(shù)會(huì)導(dǎo)致大量的光子丟失，而PMT將可見光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的效率也只有20%~25%左右，因此，傳統(tǒng)的SPECT核醫(yī)學(xué)設(shè)備在計(jì)數(shù)率、分辨率方面大受限制。

        新型CZT晶體探測(cè)器的工作原理（右上圖）：γ射線投射到CZT晶體產(chǎn)生電子和空穴對(duì)，在CZT晶體表面是很薄的金屬電極，這些電極在偏壓作用下，在晶體內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)，帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴朝不同的電極運(yùn)動(dòng)，最終形成的電荷脈沖信號(hào)經(jīng)過后續(xù)電子線路放大并處理進(jìn)行成像。CZT探測(cè)器無需光電倍增管和光電轉(zhuǎn)換過程，探測(cè)效率大幅提高，在能量分辨率上比傳統(tǒng)NaI閃爍晶體提高了3倍以上。

這種從間接成像轉(zhuǎn)向直接成像的方式，用個(gè)通俗的比喻，就如同拍片機(jī)從模擬時(shí)代到數(shù)字時(shí)代的跨越，CZT引領(lǐng)了一場(chǎng)核醫(yī)學(xué)影像的數(shù)字化革命！

【CZT技術(shù)能為臨床帶來什么？】

核心優(yōu)勢(shì)一：掃描更快、劑量更低

        毫無疑問，CZT晶體可以把γ射線直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，成像效率是傳統(tǒng)的NaI晶體的4-6倍，轉(zhuǎn)化成臨床優(yōu)勢(shì)最直接的就是加快掃描速度，常規(guī)10-15分鐘一例的心臟掃描，在CZT心臟專用機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)3分鐘快速成像，大大提高了病人的流通量。另一方面，CZT探測(cè)器的高效成像性能可以大幅降低患者的掃描劑量，為患者和醫(yī)生帶來更加安全放心的檢查。

核心優(yōu)勢(shì)二：超高清圖像質(zhì)量

CZT晶體探測(cè)器的成像單元是以像素為單位的，探測(cè)器固有空間分辨率可以實(shí)現(xiàn)2.46mm（一個(gè)像素單元大?。行б曇埃║FOV）與中心視野（CFOV）完全一致，沒有線性失真，無需均勻性校正，且高能量分辨率能減少散射干擾，減少噪聲，為臨床帶來超高清精準(zhǔn)成像。

圖3. CZT晶體探測(cè)器設(shè)計(jì)及晶體像素單元

核心優(yōu)勢(shì)三：廣闊的臨床應(yīng)用前景

CZT能量分辨率比閃爍晶體提高了3倍，更高的能量分辨率意味著系統(tǒng)將能區(qū)分能峰相近的不同核素，并將二者的干擾減到最小，這意味著雙/多核素顯像不再是夢(mèng)想，臨床可以實(shí)現(xiàn)多種核素同時(shí)顯像的應(yīng)用。

另一方面，CZT探測(cè)器的快速、精準(zhǔn)成像性能，使得動(dòng)態(tài)采集、精準(zhǔn)定量更為便捷，比如在心臟專用機(jī)上，獲得準(zhǔn)確的冠脈血流儲(chǔ)備值CFR也成為現(xiàn)實(shí)。

由于制備及生長(zhǎng)工藝的復(fù)雜，CZT晶體的成本一直是制約設(shè)備量產(chǎn)的最大瓶頸，目前商業(yè)化的CZT核醫(yī)學(xué)設(shè)備還停留在心臟、乳腺等專用機(jī)型上。但隨著技術(shù)的進(jìn)步和臨床需求的增加，小編相信，在不遠(yuǎn)的未來，基于CZT探測(cè)器的SPECT/CT必將走向通用機(jī)型普及，為核醫(yī)學(xué)開辟一片廣闊的新天地！