小芯片讓醫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）傳感器技術上實現重要突破，基于該技術研發的X射線探測器芯片，應用在X射線醫療影像設備上，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。

“該技術所采用的TFT半導體傳感器件技術，具有創新性和先進性，在大面積、柔性材料等應用領域有性能和性價比優勢，能夠占據產業發展的制高點，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射線醫療影像設備的分辨率和放射劑量？

回答這個問題，將涉及到X射線影像技術的發展史。人類真正進入X射線數字醫療影像時代，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，目前醫院采用的主流X射線醫療影像設備，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，他們研發的新一代TFT傳感器芯片核心技術，則從技術原理上實現了新的突破，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，用單顆晶體管實現了傳統三顆晶體管才能實現的“有源像素”功能，即能夠高強度地放大信號。該技術應用在X射線醫療影像設備上，既能解決醫生對高分辨率醫學影像的需求，又能降低輻射劑量，可謂一舉兩得。

醫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。雖說如此，作為經常與放射型設備打交道的醫生們，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”？

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

王凱指出，該技術對大眾的價值在于接受X射線類醫學影像檢查時，受到的放射劑量將可以比現在降低一半以上，應用在高端醫療影像設備上將可以看到比現在更為清晰的影像，對組織結構、圖像細節與邊界的辨識度更好?；谠摵诵募夹g研發的新一代傳感器芯片，首先會應用于研發篩查乳腺癌的醫療影像部件及設備。

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

專家表示，現在X射線醫療影像設備已成為醫療服務的基礎設施，其中平板探測器屬于核心關鍵部件，直接關系到醫療影像設備的性能和質量，其核心底層技術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據時代的核心關鍵部件之一，是重要的數據來源端口，其設計和制造屬于新一代信息技術的底層核心硬科技。

華南理工大學微電子學與固體電子學專業博士后胡云峰認為，新一代TFT傳感器芯片面世后，或將引起醫療器械行業的新一輪更新迭代。