我國高端醫(yī)療儀器核心部件開發(fā)獲突破 研發(fā)出新型探測器能夠降低輻射的患癌幾率

• 2017年10月20日 ZhouXun來源：高端裝備網(wǎng) 1469 97
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這一發(fā)明將有效降低醫(yī)學(xué)成像和安檢過程中使用的X射線劑量，從而降低輻射導(dǎo)致的患癌幾率，同時也能提升成像系統(tǒng)空間分辨率。

從華中科技大學(xué)獲悉，我國高端醫(yī)療儀器核心部件開發(fā)獲重大突破 ，武漢光電國家實驗室(籌)研發(fā)出一種新型鈣鈦礦輻射探測器，具有高靈敏度、低檢測限、無鉛化特點，且其材料相比制造閃爍晶體所用的稀土材料更加低廉易制取。這一發(fā)明將有效降低醫(yī)學(xué)成像和安檢過程中使用的X射線劑量，從而降低輻射導(dǎo)致的患癌幾率，同時也能提升成像系統(tǒng)空間分辨率。

據(jù)專家介紹，無鉛鈣鈦礦的研發(fā)充分體現(xiàn)了材料學(xué)的進步對醫(yī)療儀器發(fā)展的推動作用。

這項由武漢光電實驗室唐江的材料研究團隊與謝慶國的高端醫(yī)療儀器研究團隊合作開發(fā)的成果于10月2日以《具有低檢測限的銫銀鉍溴單晶X射線探測器》(Cs2AgBiBr6 single crystal X-ray detectors with a low detection limit)為題發(fā)表在光電領(lǐng)域權(quán)威雜志《自然·光子學(xué)》(Nature Photonics, IF=37.852)上。

近期的熱門鈣鈦礦材料，其實不含鈣也不含鈦，它是一類具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(ABX3)的鉛基鹵素半導(dǎo)體材料。因其具有優(yōu)異的光電特性，易于吸收光并長距離輸送電荷，成為太陽能電池領(lǐng)域的熱門材料。事實上，在醫(yī)學(xué)成像方面，鈣鈦礦同樣大有用武之地。它可以把高能射線變成可以靈活處理的電脈沖信號，實現(xiàn)非常靈敏的探測與成像。目前，市面上的醫(yī)學(xué)成像儀器核心部件主要采用高光輸出的閃爍晶體，這類晶體熔點比較高，制備能耗很大，成本也比較高，還必須配合光電轉(zhuǎn)換器件使用。鈣鈦礦則更加便宜且易制取。

鈣鈦礦無鉛化可以避免在制備、提取等一系列工藝中產(chǎn)生的潛在環(huán)境污染，也不會對人體健康造成傷害。

一直致力于非鉛鈣鈦礦材料的開發(fā)及其在光電器件方面應(yīng)用的唐江團隊，此次將鉛基鈣鈦礦中的鉛替換為銀和鉍，通過簡單溶液法在低溫下制備出銫銀鉍溴單晶，從而避免鉛的使用。通過系統(tǒng)優(yōu)化，最終制備的器件綜合性能達到甚至部分超過鉛基鈣鈦礦和目前商用的非晶硒探測器水平。

論文共同通訊作者唐江教授、牛廣達副研究員和論文共同第一作者鄧貞宙博士認(rèn)為，非鉛鈣鈦礦材料不含劇毒元素鉛，也不需要傳統(tǒng)閃爍晶體需要的昂貴稀土元素，可以顯著降低X射線探測與成像的材料成本。更重要的是，具有低檢測限的X射線直接探測器不僅能夠減少醫(yī)學(xué)成像和安檢過程中使用的X射線劑量，從而降低輻射導(dǎo)致的患癌幾率，同時也能提升成像系統(tǒng)空間分辨率，有希望實現(xiàn)疾病的早期檢測，應(yīng)用前景廣闊。

在醫(yī)學(xué)儀器領(lǐng)域深耕多年的數(shù)字PET發(fā)明人謝慶國教授認(rèn)為，盡管國內(nèi)高端醫(yī)療器械市場已進入高速發(fā)展期,但關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、核心基礎(chǔ)零部件仍是高端醫(yī)療器械進一步發(fā)展的痛點。若將無鉛鈣鈦礦應(yīng)用到高端醫(yī)療器械的核心部件開發(fā)中，將能減少中國高端醫(yī)療儀器對稀土這種戰(zhàn)略資源的依賴和需求，增強高端醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的工業(yè)基礎(chǔ)能力，形成從新材料到新部件到新裝備的創(chuàng)新閉環(huán)，實現(xiàn)高端醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展，為中國早日邁向制造強國助力。

據(jù)了解，X射線探測器廣泛應(yīng)用于安檢、醫(yī)學(xué)成像和工業(yè)材料檢驗等領(lǐng)域。目前傳統(tǒng)方法是利用閃爍晶體將X光子轉(zhuǎn)化為可見光，再激勵光電倍增管產(chǎn)生電信號，其成像分辨率受到光學(xué)串?dāng)_限制。而直接探測是利用半導(dǎo)體材料將X光子直接轉(zhuǎn)換為電子信號的檢測方法，擁有更高的空間分辨率和更低的系統(tǒng)成本。

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