小芯片讓醫(yī)學影像放射量低又看得清

文／馬愛平

說起胸片、CT類檢查，很多人會說“怕有輻射”。

中科愛銳在TFT（薄膜晶體管）傳感器技術(shù)上實現(xiàn)重要突破，基于該技術(shù)研發(fā)的X射線探測器芯片，應用在X射線醫(yī)療影像設(shè)備上，可以打破目前“高分辨率與低放射劑量不可兼得”的技術(shù)困局，在大大降低放射劑量的同時無損影像的高清晰度，甚至可以獲得更高清影像。

“該技術(shù)所采用的TFT半導體傳感器件技術(shù)，具有創(chuàng)新性和先進性，在大面積、柔性材料等應用領(lǐng)域有性能和性價比優(yōu)勢，能夠占據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點，市場應用前景廣闊?！北本┐髮W深圳研究生院信息工程學院院長、深圳市TFT與先進顯示重點實驗室主任、教授張盛東認為。

為什么一個小小的芯片可以影響X射線醫(yī)療影像設(shè)備的分辨率和放射劑量？

回答這個問題，將涉及到X射線影像技術(shù)的發(fā)展史。人類真正進入X射線數(shù)字醫(yī)療影像時代，基本上可以從上世紀90年代一家名為Trixell公司研發(fā)的“TFT無源像素傳感器芯片”算起。

中山大學電子與信息工程學院教授王凱介紹說，目前醫(yī)院采用的主流X射線醫(yī)療影像設(shè)備，普遍存在“要看清影像則需要大劑量X射線，想減少X射線劑量則看不清影像”的兩難困局。每個傳感器晶體管（像素）好比一間平房，平房中分設(shè)三個房間用來感應、存儲和傳輸，但由于三個功能在同一水平維度，那么晶體管越小分辨率越高，但用于感應的面積就越小，靈敏度會變差，這就會出現(xiàn)靈敏度（放射劑量）與分辨率相矛盾的難題。

美國布朗大學博士、中科愛銳董事長桑鈞晟說，他們研發(fā)的新一代TFT傳感器芯片核心技術(shù)，則從技術(shù)原理上實現(xiàn)了新的突破，讓傳感器晶體管從“平房”變成了“樓房”，讓感應面積得到提升；同時，用單顆晶體管實現(xiàn)了傳統(tǒng)三顆晶體管才能實現(xiàn)的“有源像素”功能，即能夠高強度地放大信號。該技術(shù)應用在X射線醫(yī)療影像設(shè)備上，既能解決醫(yī)生對高分辨率醫(yī)學影像的需求，又能降低輻射劑量，可謂一舉兩得。

醫(yī)學影像科的檢查項目包括X線檢查（各種拍片、造影、透視等）、CT檢查、核磁共振檢查。在X線和CT檢查中都會使用到X射線，輻射不可避免，不過這些輻射劑量通常在安全的范圍內(nèi)。雖說如此，作為經(jīng)常與放射型設(shè)備打交道的醫(yī)生們，還是希望輻射劑量盡可能降低。曾有研究指出，即便是原來被認為是“安全”的輻射劑量，也會在小鼠體內(nèi)促進癌變細胞生長。但是，降低放射劑量往往會對影像的分辨率有所折損，那么，如何將高分辨率與低放射劑量融為一體，不再“此消彼長”，讓“魚和熊掌兼得”？

測試數(shù)據(jù)顯示，新一代TFT傳感器核心技術(shù)，性能已經(jīng)趕超同類傳感器技術(shù)，可以應用到多種X射線醫(yī)療影像設(shè)備中，特別對于需要搭載具有高分辨率、低劑量和快速動態(tài)響應的大面積平板探測器的介入治療醫(yī)療影像設(shè)備，如DSA、C型臂和各類醫(yī)療機器人等，擁有獨特的競爭優(yōu)勢。

王凱指出，該技術(shù)對大眾的價值在于接受X射線類醫(yī)學影像檢查時，受到的放射劑量將可以比現(xiàn)在降低一半以上，應用在高端醫(yī)療影像設(shè)備上將可以看到比現(xiàn)在更為清晰的影像，對組織結(jié)構(gòu)、圖像細節(jié)與邊界的辨識度更好。基于該核心技術(shù)研發(fā)的新一代傳感器芯片，首先會應用于研發(fā)篩查乳腺癌的醫(yī)療影像部件及設(shè)備。

桑鈞晟透露，由我國自主研發(fā)即將面世的乳腺鉬靶設(shè)備以及骨科應用設(shè)備，就使用了基于中科愛銳自主研發(fā)的新一代TFT傳感器芯片的平板探測器，其貫通了全產(chǎn)業(yè)鏈，縮短了底層核心技術(shù)突破轉(zhuǎn)化成終端應用產(chǎn)品的時間和周期。

專家表示，現(xiàn)在X射線醫(yī)療影像設(shè)備已成為醫(yī)療服務的基礎(chǔ)設(shè)施，其中平板探測器屬于核心關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到醫(yī)療影像設(shè)備的性能和質(zhì)量，其核心底層技術(shù)主要涉及傳感器芯片及信號處理等多方面。傳感器是信息社會和大數(shù)據(jù)時代的核心關(guān)鍵部件之一，是重要的數(shù)據(jù)來源端口，其設(shè)計和制造屬于新一代信息技術(shù)的底層核心硬科技。

華南理工大學微電子學與固體電子學專業(yè)博士后胡云峰認為，新一代TFT傳感器芯片面世后，或?qū)⒁疳t(yī)療器械行業(yè)的新一輪更新迭代。