小芯片让医学影像放射量低又看得清

文／马爱平

说起胸片、CT类检查，很多人会说“怕有辐射”。

中科爱锐在TFT（薄膜晶体管）传感器技术上实现重要突破，基于该技术研发的X射线探测器芯片，应用在X射线医疗影像设备上，可以打破目前“高分辨率与低放射剂量不可兼得”的技术困局，在大大降低放射剂量的同时无损影像的高清晰度，甚至可以获得更高清影像。

“该技术所采用的TFT半导体传感器件技术，具有创新性和先进性，在大面积、柔性材料等应用领域有性能和性价比优势，能够占据产业发展的制高点，市场应用前景广阔。”北京大学深圳研究生院信息工程学院院长、深圳市TFT与先进显示重点实验室主任、教授张盛东认为。

为什么一个小小的芯片可以影响X射线医疗影像设备的分辨率和放射剂量？

回答这个问题，将涉及到X射线影像技术的发展史。人类真正进入X射线数字医疗影像时代，基本上可以从上世纪90年代一家名为Trixell公司研发的“TFT无源像素传感器芯片”算起。

中山大学电子与信息工程学院教授王凯介绍说，目前医院采用的主流X射线医疗影像设备，普遍存在“要看清影像则需要大剂量X射线，想减少X射线剂量则看不清影像”的两难困局。每个传感器晶体管（像素）好比一间平房，平房中分设三个房间用来感应、存储和传输，但由于三个功能在同一水平维度，那么晶体管越小分辨率越高，但用于感应的面积就越小，灵敏度会变差，这就会出现灵敏度（放射剂量）与分辨率相矛盾的难题。

美国布朗大学博士、中科爱锐董事长桑钧晟说，他们研发的新一代TFT传感器芯片核心技术，则从技术原理上实现了新的突破，让传感器晶体管从“平房”变成了“楼房”，让感应面积得到提升；同时，用单颗晶体管实现了传统三颗晶体管才能实现的“有源像素”功能，即能够高强度地放大信号。该技术应用在X射线医疗影像设备上，既能解决医生对高分辨率医学影像的需求，又能降低辐射剂量，可谓一举两得。

医学影像科的检查项目包括X线检查（各种拍片、造影、透视等）、CT检查、核磁共振检查。在X线和CT检查中都会使用到X射线，辐射不可避免，不过这些辐射剂量通常在安全的范围内。虽说如此，作为经常与放射型设备打交道的医生们，还是希望辐射剂量尽可能降低。曾有研究指出，即便是原来被认为是“安全”的辐射剂量，也会在小鼠体内促进癌变细胞生长。但是，降低放射剂量往往会对影像的分辨率有所折损，那么，如何将高分辨率与低放射剂量融为一体，不再“此消彼长”，让“鱼和熊掌兼得”？

测试数据显示，新一代TFT传感器核心技术，性能已经赶超同类传感器技术，可以应用到多种X射线医疗影像设备中，特别对于需要搭载具有高分辨率、低剂量和快速动态响应的大面积平板探测器的介入治疗医疗影像设备，如DSA、C型臂和各类医疗机器人等，拥有独特的竞争优势。

王凯指出，该技术对大众的价值在于接受X射线类医学影像检查时，受到的放射剂量将可以比现在降低一半以上，应用在高端医疗影像设备上将可以看到比现在更为清晰的影像，对组织结构、图像细节与边界的辨识度更好。基于该核心技术研发的新一代传感器芯片，首先会应用于研发筛查乳腺癌的医疗影像部件及设备。

桑钧晟透露，由我国自主研发即将面世的乳腺钼靶设备以及骨科应用设备，就使用了基于中科爱锐自主研发的新一代TFT传感器芯片的平板探测器，其贯通了全产业链，缩短了底层核心技术突破转化成终端应用产品的时间和周期。

专家表示，现在X射线医疗影像设备已成为医疗服务的基础设施，其中平板探测器属于核心关键部件，直接关系到医疗影像设备的性能和质量，其核心底层技术主要涉及传感器芯片及信号处理等多方面。传感器是信息社会和大数据时代的核心关键部件之一，是重要的数据来源端口，其设计和制造属于新一代信息技术的底层核心硬科技。

华南理工大学微电子学与固体电子学专业博士后胡云峰认为，新一代TFT传感器芯片面世后，或将引起医疗器械行业的新一轮更新迭代。