作为一种新兴的CT技术，光子计数CT具有高分辨率、低辐射剂量、能量成像和减少伪影等显著优势，在心血管、肿瘤学、神经成像和肌肉骨骼成像等领域具有广泛的应用前景。尽管目前仍面临一些挑战，但随着技术进步，有望成为未来CT市场的主流技术，为临床诊断和患者治疗提供更准确、更高效的支持。

一、光子计数CT优势

光子计数CT（PCCT）的出现，不仅带来了超低辐射剂量、零电子噪声、微米级空间分辨率、多能量成像与超高定量精度，不仅能发现微小、隐匿性病灶，也使其从结构成像更好的迈向功能成像，其具备以下优势：

1、更高空间分辨率：PCCT的像素可以更小，且没有光横向扩散影响，目前可达到0.2mm1，使得光子计数CT能够更清晰地显示微小的解剖结构和病变细节。

2、更高密度分辨率：PCCT不再将低能级光子和电子噪声一起抛弃，而低能光子携带了图像对比度信息，有助于提高密度分辨率和对比噪声比，从而有更好软组织分辨能力。

3、消除电子噪声：PCCT通过设置阈值实现光子脉冲数计数，每个X射线光子到达探测器后都会产生一个脉冲信号，当强度大于预设阈值才进行计数，可以消除暗电流导致的假计数，实现真正意义上的零噪声。

4、更低剂量成像：PCCT较大的X射线吸收系数，加上探测器单元间没有额外分隔层，使其几何探测效率更佳，使低剂量成像成为可能。如传统技术相比，CZT探测器能减少80%辐射剂量2。

5、更准能量成像：PCCT可以测量每个入射光子的能量，并引入独特的能量箱理念，能够进行更精确的多物质图谱，从而提高图像的对比度和诊断准确性。

6、更好临床应用：PCCT在心血管、肿瘤、代谢类疾病等多个领域的应用中显示出显著优势，如能够更准确地评估冠状动脉狭窄，能更早地发现微小肿瘤病灶。

二、光子计数CT对球管要求

必须要说的是，光子计数CT，并不等于光子计数探测器，而是一系列硬件和软件组合。涵盖球管、重建算法、数据传输系统，等等。比如，能量积分CT探测器的物理尺寸约为0.8mm×0.8mm至1mm×1mm，常规CT球管必然无法使PCCT超小探测器单元充分发挥性能，必须要全新超小焦点球管匹配，对CT球管也提出了新的要求。

1.更高空间分辨率

- 超小焦点尺寸：为了提高成像的空间分辨率，光子计数CT需要球管具有更小的焦点尺寸。目前市场上的光子计数CT最小的焦点尺寸为0.4mm×0.5mm，有助于提高图像的锐利度和细节表现。随着技术的发展和临床使用的深入，未来焦点尺寸的进一步优化将成为 PCCT 的趋势。然而，焦点尺寸的减小也意味着对球管的热管理提出了更高要求，需要在球管寿命和图像质量之间找到平衡。

2.更高时间分辨率

- 超高转速：光子计数CT对高转速的要求与传统能量积分CT无异，为了实现更快扫描速度和更高时间分辨率，CT球管需要承受巨大离心力（G-load），目前高端CT球管的最高转速已达到超0.25s/r量级。

3.更高有效热容量

- 超高热容量：与能量积分CT类似，光子计数CT也需要球管具有更高的热容量，以确保长时间、高负荷的工作状态下仍能稳定运行，尤其是开展全身血管、多部位联合扫描、能谱成像等高级应用的CT。目前，业界最大热容量球管是当立的34MHU，已应用到部分国产CT。

4.更大管电流输出

- 超高管电流：越高端的CT，球管电流越大，极小焦点+超高管电流是满足未来光子计数CT小像素高分辨率成像的必要条件，以支持快速扫描和高分辨率成像。目前市场上超高端CT球管最大管电流已经进入超1200mA级别。

5.更高球管稳定性和可靠性

- 超低打火现象：与能量积分CT类似，光子计数CT也需球管减少打火，降低因球管打火引起的扫描中断发生频率，提升图像质量和扫描通量；此外，PCCT涉及复杂的多能谱数据采集和处理，球管更需要高稳定性和可靠性，以确保长时间运行而不出现性能下降或故障，对心脏成像或多期相增强扫描等连续扫描尤为重要。

6.更好高压发生器配套

- 支持极端参数：光子计数CT球管需要优秀的配套高压发生器以支持最大功率、最高管电流、最高转速的极端参数要求。比如，更高的功率能产生更强的X射线，有助于成像过程中捕捉到更清晰的细节和更高的对比度。

三、综合评价

未来10年、20年，光子计数CT一定是超高端CT，因此光子计数CT对球管的要求，一定是不低于传统高端能量积分CT，如最大管电流≥1200mA，可承受机架转速≤0.25s/r，最大功率≥120kW，有效热容量≥30MHU；此外，还需要超小焦点尺寸，如0.4mm×0.5mm，未来焦点尺寸的进一步优化，以满足探测器层厚≤0.2mm的要求，拭目以待。

参考资料：

1，西门子医疗官网NAEOTOM Alpha

https://www.siemens-healthineers.cn/computed-tomography/naeotom-alpha

2，医工研习社《也许这才是更好的光子计数CT》