【科普:什么是CZT?】
CZT,中文名叫“碲锌镉”,英文名叫“Cadmium-Zinc-Telluride (CdZnTe)”,是CdTe和ZnTe固溶而成的宽禁带II-VI族化合物半导体晶体。
神奇本领1:
CZT是唯一能在室温状态下工作,并且能在每秒每平方毫米面积上处理百万到千万级个光子的半导体,其灵敏度可以达到极限,连微弱到几乎没有的宇宙本底射线的辐射量也能快速精准地捕捉到,它的发现曾引起过业界的轰动。
【CZT与传统探测器有啥不一样?】
图1 传统探测器与CZT探测器的成像原理
自从1958 年第一台Anger伽玛相机的诞生以来,传统的SPECT核医学设备探测器一直采用的是碘化钠晶体(NaI)+ 光电倍增管(PMT)设计(如上图左边),注射到人体内的放射性药物发射出γ光子,通过准直器定位投射到NaI晶体上,转换成可见光,再通过PMT光电倍增管进行光电转换成电信号并放大,传输到电子线路和工作站进行重建成像。这种多次转换的间接成像技术会导致大量的光子丢失,而PMT将可见光转化为电信号的效率也只有20%~25%左右,因此,传统的SPECT核医学设备在计数率、分辨率方面大受限制。
新型CZT晶体探测器的工作原理(右上图):γ射线投射到CZT晶体产生电子和空穴对,在CZT晶体表面是很薄的金属电极,这些电极在偏压作用下,在晶体内部产生电场,带负电的电子和带正电的空穴朝不同的电极运动,最终形成的电荷脉冲信号经过后续电子线路放大并处理进行成像。CZT探测器无需光电倍增管和光电转换过程,探测效率大幅提高,在能量分辨率上比传统NaI闪烁晶体提高了3倍以上。
【CZT技术能为临床带来什么?】
核心优势一:扫描更快、剂量更低
图2:CZT心脏专用机——Discovery NM 530c
核心优势二:超高清图像质量
CZT晶体探测器的成像单元是以像素为单位的,探测器固有空间分辨率可以实现2.46mm(一个像素单元大小),有效视野(UFOV)与中心视野(CFOV)完全一致,没有线性失真,无需均匀性校正,且高能量分辨率能减少散射干扰,减少噪声,为临床带来超高清精准成像。
图3. CZT晶体探测器设计及晶体像素单元
核心优势三:广阔的临床应用前景
CZT能量分辨率比闪烁晶体提高了3倍,更高的能量分辨率意味着系统将能区分能峰相近的不同核素,并将二者的干扰减到最小,这意味着双/多核素显像不再是梦想,临床可以实现多种核素同时显像的应用。