新式碲鋅鎘掃描儀革新醫療影像技術 肺部檢查時間縮短至15分鐘
'It's amazing' – the wonder material very few can make
作者: Chris Baraniuk | 時間: Fri, 12 Dec 2025 00:03:10 GMT | 來源: BBC
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平躺於大型醫院掃描儀中，雙臂舉過頭頂，盡量保持不動——長達45分鐘。這聽起來並不輕鬆。
倫敦皇家布朗普頓醫院的患者在進行特定肺部掃描時，曾必須如此忍受，直到去年醫院安裝新型設備，將這類檢查時間縮短至僅15分鐘。
這項突破部分歸功於掃描儀內的影像處理技術，更關鍵的則是一種名為碲鋅鎘（CZT）的特殊材料，讓儀器能生成高精度的三維肺部影像。
「這款掃描儀能呈現極為精美的影像，」核子醫學與正子斷層掃描部門主管韋查萊卡醫師表示：「這是工程與物理學的傑出成就。」
去年八月安裝於醫院的這台儀器，其內含的CZT由英國企業Kromek製造。該公司是全球少數能生產CZT的廠商之一。雖然公眾可能未曾聽聞此材料，但在韋查萊卡醫師眼中，它正推動醫療影像技術的「革命」。
這種神奇材料亦應用於X光望遠鏡、輻射偵測器及機場安檢系統，需求持續增長。
韋查萊卡醫師與同事透過肺部檢查，專注探測長新冠患者的微小血栓，或大規模的肺栓塞病變。
這台造價100萬英鎊的掃描儀透過偵測人體內注射放射性物質所釋出的伽馬射線進行作業。但因靈敏度提升，所需劑量減少約30%：「我們能將劑量降低約三成，」韋查萊卡醫師指出。雖然CZT掃描儀已非新技術，但大型全身掃描儀仍是近期創新成果。
CZT問世數十年來，其製造過程始終困難重重。「發展成工業規模生產流程耗費漫長時間，」Kromek創辦執行長巴蘇表示。
在該公司位於塞奇菲爾德的廠房內，170座小型熔爐整齊排列，巴蘇醫師形容此區域「宛如伺服器農場」。
特製粉末在熔爐中加熱至液態，再固化為單晶結構，全程耗時數週。「原子層次的晶體重新排列，」巴蘇解釋：「使其完全對齊。」
這種新製成的半導體CZT能極精準偵測X光與伽馬射線中的微小光子，原理類似智慧手機相機的感光元件，但專門化程度更高。
當高能光子撞擊CZT時，會激發電子產生電訊號，進而形成影像。早期技術需兩階段處理，精度較低。
「這是數位化的單步驟轉換，」巴蘇表示：「完整保留時序、X光能量等關鍵資訊，得以生成彩色或光譜影像。」
他補充，CZT掃描儀現已應用於英國機場炸彈偵測，以及美國部分機場行李檢查，預計數年內將納入隨身行李檢測範疇。
然而CZT取得不易。聖路易斯華盛頓大學的克羅茲辛斯基教授曾將其用於高空氣球搭載的太空望遠鏡，用以捕捉中子星與黑洞周圍電漿發出的X光。
他需要0.8毫米的超薄CZT晶片以減少背景輻射，但取得困難：「我們打算採購17個新偵測器，但超薄規格實在難求。」
Kromek因需求旺盛未能供應。巴蘇解釋：「我們支援眾多研究機構，無法兼顧百餘項專案。每項研究都需要特定結構的偵測器。」
克羅茲辛斯基表示，他可能使用既有庫存或替代材料碲化鎘完成下項任務。但美國政府停擺導致原定十二月從南極出發的任務日期未定，成為更大困擾。
英國牛津郡「鑽石光源」研究設施耗資5億英鎊的升級計畫，亦將藉CZT偵測器強化功能。這座同步加速器以近光速發射電子，磁鐵使電子釋出X光用於材料分析。
近期實驗探討鋁熔解時的雜質，有助提升回收金屬品質。2030年完成升級後，X光亮度將大幅提升，現有感測器無法有效捕捉。
「若無法偵測這些設施產生的光線，耗費巨資升級便失去意義，」科技設施委員會偵測器研發小組長威爾表示。這正是CZT在此計畫中成為首選材料的關鍵原因。