1965年，英特爾的首席執行官戈登?摩爾發現，集成電路上可以容納的晶體管數目在大約每經過18個月便會增加一倍。

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五十年后，摩爾定律雖魔力依舊，但因為物理極限的存在，摩爾定律或許終將消逝。

螺旋CT正面臨著同樣的問題。世界上首臺螺旋CT SOMATOM Plus采集系統誕生于1988年，該CT一改過去平移-旋轉的方式，將掃描時間從所需的數十秒降低至0.25秒。

但在接下來的30年中，螺旋CT在基礎原理未變的情況下，僅經歷了的兩次大變動。其一是采集數據的方式由單層變為多層及帶來的探測器寬度隨之持續增加，其二是由單球管變為雙球管及帶來的先進能譜技術。

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整個過程中，限制螺旋CT發展的物理要素始終不變——球管-探測器的轉速與探測器的寬度是其難以跨越的兩道坎。

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螺旋CT逼近兩個極限

對于醫生而言，信息越是豐富，診斷越為精確。因此，從螺旋CT誕生之初，各家CT廠商便陷入了球管-探測器轉速與探測器寬度的競賽之中。不過，轉速的比拼在2010左右便已經接近尾聲。

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球管、探測器、高壓發生器等部件重量多達500公斤，在圍繞人體進行高速旋轉時會產生極大的離心力。通常而言，CT結構能夠承受的極限離心力是75G，而其對應的最大轉速是0.25秒/圈，時間分辨率趨于極限。

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另一方面，探測器的單位像素大小和單位像素所獲得的有效信息量決定了每次拍攝CT影像的空間分辨率。探測器每一次投影收獲的像素越多，給予計算機成像的數據便越多，對應獲得的圖像也就越清晰。目前東芝旗下的320層640排CT已經把探測器的寬度壓縮到了極致，要繼續壓縮探測器的尺寸幾乎沒有可能。

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從探索未知的角度上講，螺旋CT似乎已經走到了其能力的盡頭。如果工藝不能優化，那么，拋棄“螺旋” 設計或是問題的唯一解法。

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電子束CT的突破與遺憾

行業對于更高端CT的探索從未停止過。多層螺旋CT之前，美國的Douglas Boyd 博士曾于1983年開發出了一種名為“電子束CT”的系統，并由Imatron公司將其推向市場。而后，GE用了15億美金將Imatron收購，進一步推動電子束CT的研發。在CT的發展史中，電子束CT 被列為第五代CT。

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電子束CT的X射線是由連續發出的電子束經磁場偏轉后，以此撞擊環形排列的鎢靶后產生，其特點在于其探測器呈環排列，可隨時接受對側發出的X射線。以這種形式進行排列，該CT掃描速度極快，可達50～100ms，對心臟、大血管的檢查有其獨到之處，幾乎不受心跳及血管搏動的影響。

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然而，由于其高昂的造價和患者檢查費用；過高的維修費用，對于醫院而言，購置電子束CT遠不如螺旋CT劃算。尤其是當亞秒級掃描時間和多層螺旋能力的普通CT也可以獲得較高質量的心臟圖像時，電子束CT的優勢已經全然不在。頹勢之下，GE不得不關掉了電子束CT這一產品線。

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從長遠來看，電子束CT的原理意味著它不會遭遇螺旋CT當前面臨的兩道坎，如果能夠降低造價，它將擁有無限的潛力。

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靜態CT有望成為第六代CT

時至2013年，戰場由美國轉向中國。擁有數十年醫學影像經驗的曹紅光與李運祥等人在北京創立了納米維景，嘗試再造全新一代CT。數年沉浮后，積累了大量經驗教訓之后的創始團隊逐漸探索出一條明確的道路，并將目標樹立為打造第六代CT——靜態CT。

納米維景明白，要想在大量探測器、球管的需求下實現靜態CT的商業化，自研是控制成本的關鍵一步。這一次，納米維景在出發前便敲定了靜態CT的構想，從最基礎的核心元件造起，一步一步完成了CT芯片、探測器、閃爍體、高速窄脈沖高壓發生器等部件的研發。

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七年磨一劍，2020年，由納米維景研發的世界第一臺靜態CT終于問世，并于2020RSNA首展。這臺CT被納米維景命名為“復眼24”的靜態CT第二次公開展示，則是在當下舉辦的2021CMEF之上。

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世界首臺靜態CT“復眼24”在2021CMEF大會納米維景展臺發布

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與螺旋CT結構相比，靜態CT“復眼24”創新性地采用了與之完全不同的雙環結構，包括一個射線源環和一個探測器環。

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射線源環由上百個獨立的射線源環狀排列，每個射線源均可獨立曝光，可支持最多6個射線源同時曝光輪流切換。此外，每個射線源的曝光時間、曝光能量都可以根據具體臨床需求進行設置，這意味著該CT將不止于適用于某一部位成像。

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探測器環的特別之處在于獨有的、模塊化的光子流探測器。這款探測器有別于傳統螺旋CT的積分探測器，也不同于光子計數探測器。是國際上第一次將光子流概念引入到CT領域。納米維景自研的高度集成化的信號處理模塊可以對圖像采集進行硬件加速，實現數據傳輸零失真。

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雙環結構以靜止成像創新性地解決了以往螺旋CT設備機械旋轉速度和器件所能承受離心力的限制問題，可以輕松實現每秒數十圈的高速旋轉，并在掃描過程中避免了產生類似于螺旋CT高速旋轉帶來的拖尾效應，信息捕捉更清晰，掃描輻射量也會大幅度降低。目前，“復眼24”的探測器內生層具備288層信號的能力。

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用一句話進行簡述：靜態CT技術與頂級螺旋CT相比，其時間分辨率提高了10倍、空間分辨率提高了64倍；并且可以實現多能譜成像。

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據納米維景透露，“復眼24”并非靜態CT的極限。事實上，納米維景的下一代靜態CT“復眼36”正處于研發之中，新一代的產品中，無論是時間分辨率、空間分辨率，還是質譜識別的元素種類，都將獲得進一步的提升。而在自研情況下，“復眼24”能夠以媲美GPS高端CT的價格走向市場。

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為什么要實現CT的國產替代

顛覆式的技術路線，是一種“彎道換車”的思路。靜態CT是與螺旋CT擁有完全不同的復雜系統，其所需要的所有零部件都無法在市面上采購到。現有的國際供應鏈不能提供靜態CT所需要的芯片、探測器、閃爍體、小型陣列球管、窄脈沖高壓發生器等等核心部件。要實現靜態CT，就必須把這些核心部件都要一一攻破，才能實現這一里程碑式的創舉。

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“中國是全球CT設備制造商數量最多的國家，但在高端球管、高端探測器等核心零部件上，卻一直依賴于美國、德國的進口。換言之，國內企業一直缺乏獨立打造最頂尖CT的能力。”曹紅光告訴動脈網。“為了防止技術上被’卡脖子’，實現上游核心零部件的獨立自主，這是納米維景一直以來的期許，也是納米維景一直以來在做的事情。”

?CMEF“復眼24”發布現場，右2為曹紅光博士

因此，納米維景自創立以來，開始了一系列靜態CT核心部件的研發。

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首先是處理X光的分割。在螺旋CT上，閃爍體通常提供的是一束完整的激光，通過網格切成一條一條的縫，進而實現像素化。由于靜態CT的像素大小大概是螺旋CT的1/64，這意味著要通過同樣的流程成像，必須將網格進一步精細化。

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對于這個問題，納米維景透露了一種新的材料生長技術。通過這種技術，納米維景可以培養一種比靜態CT的像素更精細的材料，進而實現X光的精密分割。

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其次是核心部件探測器。對于靜態CT這一理念，國際上公認其必須擁有光子計數探測器作為支持。但在納米維景看來，提取單一光子的光子計數探測器不能滿足靜態CT的要求。為此，在科技部的支持下，納米維景研發出了全球首個光子流探測器，這是打造靜態CT的關鍵。

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球管更是自研的核心，涉及靜態CT的成本與其擴展性。由于靜態CT以射線源陣列輪流曝光切換替代螺旋CT旋轉，無需考慮向心力問題。因此其CT的球管圍繞人體排列，一圈可排列24個球管。

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由于球管的數量與設備價格、成像質量均為正相關，因此，要實現靜態CT的市場化，納米維景需要通過自研的方式降低球管成本，并盡可能將其小型化，以配置更多球管。

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小型化并非易事，西門子的一款雙源CT，在置入兩個球管、兩個探測器后，CT內部的空間便已滿滿當當，而納米維景可以將成套的球管和高壓部件排進24組，足見其設計優勢和硬實力。

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最后一個核心部件是窄脈沖高壓電源。螺旋CT的球管發射的是連續的X射線，而靜態CT沒有旋轉，必須是每個球管輪流瞬間的脈沖發射X射線，這需要通過窄脈沖快速切換技術，精準控制閃爍時間，并盡可能提升閃爍頻率。

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開關二字看起來簡單，但由于射線的發射需要140kV的高壓電源作為支持，且需在數微秒級實現快速開關。這一項技術的成功研發，同樣為納米維景筑起極高的技術壁壘。

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做完了這些，整個靜態CT的核心技術便已基本塑造完畢。但在曹紅光看來，“工匠精神”不應因為做到了核心部件的完美制造而忽視了細枝末節。“你看到的每一個核心部件都是我們自己制造，我們的供應鏈是建立在國內的，這是納米維景的堅持。”

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對于靜態CT的兩個提問

CMEF是靜態CT首次在國內亮相后，整個展廳周圍擠滿了圍觀的參會人員。但接下來，如何量產？如何發展？這是納米維景必須回答的兩個問題。

?CMEF納米維景展區

2020年3月，納米維景在成都開設的“靜態CT研發生產基地”項目正式開工，計劃建成全球首個自主研發的靜態CT生產線，用以解決量產問題。工廠建成后，納米維景將計劃實現年產量1000臺的目標。以回答市場對于量產的疑問。

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而對于公司的未來發展，曹紅光認為，“納米維景”名字背后的故事便是其最好的答案。

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“通過光學成像原理，我們能夠看到微米級的細胞，譬如，顯微鏡下，1個血細胞大概是7個微米，一個皮膚體細胞大概是12個微米。而CT是輻射成像，靠的是X光，它的波長處于0.1納米至10納米這一范圍。從理論上講，我們可以用這樣短波長識別人體更細微的結構了。因此，如今‘復眼24’不過剛剛起步，納米級的影像才是我們的最終愿景。這便是納米維景。”

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作為全新技術全新事物，目前，靜態CT處于進入商業化前的階段。國家政策支持下，超高端CT正迎來市場上升期，海內外數千億市場加持下，作為高瓴醫療系中的一員，納米維景的未來值得期待。