近日，联影医疗联合瑞金医院、中山医院、东南大学及上海科技大学的光子计数能谱 CT (PCCT) 研发团队受邀在 Cell Press 合作期刊、综合性学术期刊《The Innovation》(影响因子: 25.7) 发表题为《The Dawn of Photon-Counting CT and Its Clinical Revolution in China》(国产光子计数能谱 CT 的问世及其带来的临床应用革新)的新闻报道。

[DOI: 10.1016/j.xinn.2025.101193]

该报道详细记录了国产首款、业界首台全宽超清能谱光子计数 CT (PCCT) —— uCT Ultima 从获批上市到转入临床应用的关键节点，并披露了该设备在瑞金医院、中山医院等顶级医院的初步临床验证结果，有力实证了其在疑难病症诊断上的巨大潜力。

01 技术突围：

从“能量积分”到“光子计数”的跨越

2025年8月25日，国产首款光子计数能谱 CT 系统 uCT Ultima 正式获得国家药品监督管理局 (NMPA) 批准。随后，该系统于同月在复

旦大学附属中山医院与上海交通大学医学院附属瑞金医院完成装机并开展临床科研验证 (图1-A)，并于11月12日正式发布。作为科技部“十四五”重点专项“光子计数能谱 CT 研发”项目的标志性成果，该设备的问世宣告国产高端医疗装备实现了重大技术突破。

不同于传统能量积分型 CT，光子计数 CT (PCCT) 被视为 CT 技术的革命性迭代。它采用半导体探测器，直接在电子学噪声之上对每一个入射的 X 射线光子进行计数和能量甄别，从原理上实现了超高空间分辨率、能谱成像、高剂量效率与噪声抑制等多重临床优势 (图1)：

超高空间分辨率 (图1-B)：创新的半导体探测器架构赋予了 uCT Ultima 系统超高的空间分辨率。在心血管成像中，它能清晰勾勒冠脉混合斑块的成分边界；面对慢性完全闭塞 (CTO) 病变，可清晰显示病灶周围直径仅0.3~0.5毫米的新生血管网络，为介入治疗策略提供了精细的解剖学指导。此外，在冠脉支架植入后的检查中，高分辨率成像显著抑制了传统 CT 常见的金属晕状伪影，清晰还原支架结构及管腔轮廓，解决了支架内再狭窄难以确诊的临床痛点。在骨科应用中，它能精准捕捉微小骨折碎片，显著提升了对隐匿性骨折的检出能力。

全能谱成像 (图1-C)：无需特定的双能扫描协议，PCCT 在常规扫描中即可获取多能量数据，实现基于单次扫描的物质分解，生成包括碘基图、钙基图、电子密度图、有效原子序数图和虚拟单能图 (VMI) 在内的多种虚拟图像。在心脏成像中，利用低 keV VMI 图像可显著提升血管对比度，而高 keV VMI 图像则有效改善了钙化斑块的可视化效果；在肺部检查中，生成的碘灌注图能直观反映肺组织的血流灌注情况，为肺栓塞等疾病诊断提供关键信息。

极致剂量效率与噪声抑制 (图1-D)：得益于光子计数探测器的“零电子学噪声”特性，uCT Ultima 系统在低辐射剂量下仍能保持高图像对比度噪声比 (CNR)。早期临床数据显示，该设备已实现高质量的低剂量胸部及全腹部扫描，为儿科患者及需频繁复查人群提供了更安全的诊断选择。

图1：uCT Ultima 系统临床性能概览：超高空间分辨率、全能谱成像及极致剂量效率与噪声抑制。(A) 光子计数 CT 成像原理示意及国产首款 PCCT 系统 uCT Ultima 在瑞金医院、中山医院的临床装机实景。(B) 凭借超高空间分辨率，uCT Ultima 在显示心脏精细结构、内耳解剖及微小骨折方面，均优于传统能量积分 CT (EICT)。(C) PCCT 的能谱成像能力支持组织成份定量分析，包括精细的心脏能谱成像及肺部碘灌注成像。(D) 高质量的低剂量胸部及全腹部扫描，展示了该系统优越的剂量效率与降噪性能。

02 医工交叉：

赖晓春团队在“光子计数”领域的厚积薄发

首款国产光子计数能谱 CT uCT Ultima 的成功获批，离不开上科大科研团队的有力支撑。赖晓春教授团队深入产业前沿，针对光子计数 CT 核心部件的国产化突破及关键技术自主可控，开展了大量原创性研究工作。

赖晓春课题组在半导体探测器物理、新型探测器件设计、超低功耗高性能读出芯片设计及能谱解析与校正算法等 PCCT 关键领域持续深耕，形成了一系列具有自主知识产权的核心成果。团队在 IEEE NSS/MIC/RTSD、MICCAI、IEEE TMI、IEEE TBME等国际顶级会议及权威期刊累计发表论文/摘要29篇；同时，围绕 PCCT 关键技术，团队联合联影集团已累计申请相关专利15项，布局涵盖从探测器底层器件设计、读出电路、能谱解析算法的各个环节，构建了自主可控的知识产权体系。

【近期代表性工作】

1. 探测器物理与芯片架构驱动的能谱解析模型：课题组硕士研究生余肖鹏等人在《IEEE Transactions on Medical Imaging (TMI)》发表研究 (图2)，提出了一种由探测器物理与读出芯片架构联合驱动的 PCCT 深度学习探测器模型。该研究摒弃单纯的数据拟合，将复杂的半导体物理响应机制融入神经网络设计。实验证明，该模型能在有限标定数据下，准确建模复杂且非线性的探测器与读出芯片响应。该方法在参数估计、物质分解、碘浓度预测及鲁棒性等方面均显著优于传统方法 (整体校准误差<3%，碘浓度定量误差<3%)，显著提升了虚拟单能图像质量，为光子计数 CT 的精确建模提供了高效解决方案。

[DOI: 10.1109/TMI.2025.3605886]

图2：探测器物理与芯片架构驱动的能谱解析模型算法流程图及成像结果

2. 低串扰、强鲁棒自监督物质分解降噪算法：课题组访问生、东南大学博士研究生吴钱御等人在 《IEEE Transactions on Biomedical Engineering (TBME)》 发表研究，提出了一种基于探测器噪声传播模型的 PCCT 自监督降噪算法。该研究建立了探测器噪声传播模型，探究光子数量波动对材料分解的影响，并通过自监督学习将该噪声模型纳入降噪算法。该方法有效克服了基材料间的串扰伪影，提升了小样本、无标签条件下的基材料图像降噪效果。

[DOI: 10.1109/TBME.2025.3620135] 

图3：低串扰、强鲁棒自监督物质分解降噪算法流程图及降噪结果

3. 探测器能谱驱动的射束硬化校正：课题组硕士研究生范涛和博士研究生秦文辉等人在《IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences (IEEE TRPMS)》发表研究，提出了一种专门针对 PCCT 图像域物质分解的射束硬化校正 (IBHC) 方法。该方法利用高低能投影数据估算 X 射线测量光谱，计算并校正射束硬化效应引起的投影误差。实验表明，该方法能有效解决高密度骨骼周边的射束硬化伪影问题，显著提高了图像域材料分解的准确性。

[DOI: 10.1109/TRPMS.2025.3540212]

图4：探测器能谱驱动的射束硬化校正算法流程图及校正结果

03 展望：

“产学研医”的深度协同

本次在《The Innovation》发表的新闻报道，不仅是对国产光子计数 CT 技术突破的记录，更深度彰显了上科大生医工学院教授、上海临床研究中心特聘科学家赖晓春及其团队在光子计数能谱 CT 项目攻关中的重要价值，折射出高校科研力量在推动高端医疗装备从“跟跑”向“领跑”跨越中的重要作用。uCT Ultima 的获批与临床验证，有力实证了国内“产学研医“体系已真正具备了从底层探测器器件、读出芯片到上层系统算法的全链条自主研发能力。

未来，上海科技大学生物医学工程学院将继续坚持“产学研医融合”的发展理念，依托光子探测与成像实验室等高水平科研平台，持续深化医工交叉与产教融合，致力于将前沿的物理与工程技术转化为临床可见、患者可及的精准诊疗方案，让更精准、更早期、更安全的医疗影像技术惠及大众。