【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族化合物半導體晶體。
神奇本領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個光子的半導體,其靈敏度可以達到極限,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地捕捉到,它的發(fā)現(xiàn)曾引起過業(yè)界的轟動。
【CZT與傳統(tǒng)探測器有啥不一樣?】
圖1 傳統(tǒng)探測器與CZT探測器的成像原理
自從1958 年第一臺Anger伽瑪相機的誕生以來,傳統(tǒng)的SPECT核醫(yī)學設備探測器一直采用的是碘化鈉晶體(NaI)+ 光電倍增管(PMT)設計(如上圖左邊),注射到人體內的放射性藥物發(fā)射出γ光子,通過準直器定位投射到NaI晶體上,轉換成可見光,再通過PMT光電倍增管進行光電轉換成電信號并放大,傳輸?shù)诫娮泳€路和工作站進行重建成像。這種多次轉換的間接成像技術會導致大量的光子丟失,而PMT將可見光轉化為電信號的效率也只有20%~25%左右,因此,傳統(tǒng)的SPECT核醫(yī)學設備在計數(shù)率、分辨率方面大受限制。
新型CZT晶體探測器的工作原理(右上圖):γ射線投射到CZT晶體產(chǎn)生電子和空穴對,在CZT晶體表面是很薄的金屬電極,這些電極在偏壓作用下,在晶體內部產(chǎn)生電場,帶負電的電子和帶正電的空穴朝不同的電極運動,最終形成的電荷脈沖信號經(jīng)過后續(xù)電子線路放大并處理進行成像。CZT探測器無需光電倍增管和光電轉換過程,探測效率大幅提高,在能量分辨率上比傳統(tǒng)NaI閃爍晶體提高了3倍以上。
【CZT技術能為臨床帶來什么?】
核心優(yōu)勢一:掃描更快、劑量更低
圖2:CZT心臟專用機——Discovery NM 530c
核心優(yōu)勢二:超高清圖像質量
CZT晶體探測器的成像單元是以像素為單位的,探測器固有空間分辨率可以實現(xiàn)2.46mm(一個像素單元大?。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成像。
圖3. CZT晶體探測器設計及晶體像素單元
核心優(yōu)勢三:廣闊的臨床應用前景
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想,臨床可以實現(xiàn)多種核素同時顯像的應用。