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醫療CT用閃爍體陶瓷介紹
CT 檢查是一種無痛、快速且精確的影像檢查技術,它利用X光球管環繞人體掃描,之后經電腦重建成像,將身體各部位的精確結構呈現于電腦屏幕上,從而幫助診療,已經成為臨床最主要的影像檢查手段之一。而醫療 CT 用閃爍體陶瓷是其中的關鍵材料。歡迎產業鏈上下游企業加入醫用陶瓷產業微信群與我們交流補充,長按識別下方二維碼即可加入。
醫療CT用閃爍體陶瓷介紹

一、閃爍體是醫療CT的核心

X 射線計算機斷層掃描成像系統(Computed Tomography,簡稱 CT)具有密度分辨力高、掃描時間快、圖像清晰等特點,是目前最有效的臨床大型醫學影像診斷主要設備之一。

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圖 醫療CT,來源網絡
CT 主要由球管、高壓、探測器、滑環、機架等硬件與數據采集系統、圖像處理軟件、機架控制系統、人機交互系統、控制臺軟件系統等軟件集合而成。CT 利用球管發出 X 射線與探測器一同圍繞人體的某一部位作逐層斷面掃描,利用探測器中的閃爍材料將穿過人體的 X 射線等轉換成可見光,通過光電轉換器轉換成計算機可處理的數字信號,從而實現醫學成像。

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圖 CT 硬件組成,來源:明峰醫療招股說明書
探測器是 CT 設備的核心器件,而探測器的心臟是閃爍體。閃爍體是一類吸收高能粒子或射線后能夠發光的材料,在輻射探測成像領域發揮著十分重要的作用,成本要占到一臺 CT 的20%以上。要實現低輻射劑量下高分辨率的快速成像,使用具有高密度,高光產額、快衰減、低余輝特征的閃爍體是必要手段之一。

二、什么是閃爍陶瓷

閃爍體是一種可用作輻射探測的光電功能材料,它能夠將入射的高能射線(如 X 射線和 γ 射線等)或者高能粒子(熱中子等)轉化為探測器可以識別的光電信號,已經被廣泛應用于核物理和高能物理、核醫學成像和工業勘探等相關領域。其中,應用最廣泛的無機閃爍晶體和無機閃爍陶瓷。與無機閃爍晶體材料相比,閃爍陶瓷材料具有制備成本低、周期短、摻雜均勻和易于批量制備等優點,已經成為 CT 用閃爍探測材料的首選。
圖 醫療 CT 工作原理示意圖
閃爍材料的應用可追溯到 1896 年,CaWO4 作為 X 射線熒光粉開始應用于醫用 X光片;1948 年發現了 NaI:Tl 單晶的閃爍特性并用光電倍增管成功實現信號讀出。后續人們又相繼發展了 Bi4Ge3O12(BGO)、PbWO4(PWO)和 Ce:Lu2SiO5(Ce:LSO)等一系列性能優異的閃爍體,并在放射醫學、高能物理、核物理、工業無損探傷、地質勘探、安全檢查等領域得到廣泛應用。

表 CT設備的閃爍材料及性能

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早期使用的 CdWO4 和 CsI 閃爍晶體,CdWO4 探測效率低,存在解離面,加工困難;CsI 探測效率高,但是余輝大,易潮解。20 世紀 80 年代,美國通用電氣公司(GE)最早開發了(Y,Gd)2O3:Eu 透明閃爍陶瓷,并將其成功地應用于醫用 X-CT 探測器。隨后日立、西門子和飛利浦等國外公司先后報道了 Ce,Pr:Gd2O2S、Cr,Ce:Gd3Ga5O12、Ce:BaHfO3、Eu:Lu2O3 等閃爍陶瓷,并成功實現了商業應用。

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圖 GOS陶瓷及陣列,來源:奕瑞科技
陶瓷閃爍體作為將X光轉換為可見光的關鍵材料,是決定CT探測器系統性能、品質的重要因素。硫氧化釓陶瓷(Gd2O2S,GOS)是目前市面上常被用于醫療 CT 探測器的閃爍材料,GOS余輝低、X射線吸收能力強、轉化效率高,綜合閃爍性能最為優異,已在國外中高端醫療CT設備上大規模使用。近年來,鈰摻雜的釓鎵鋁石榴石(Ce,Gd)3(Ga,Al)5O12,GAGG:Ce)閃爍陶瓷因具有高光輸出、快衰減、高密度與低余輝等優點,受到廣泛關注。目前,國內高性能閃爍陶瓷主要依賴進口,國內廠家如奕瑞新材料等研究開發閃爍體材料,并取得一定進展。
4月24日,奕瑞新材料研發總監王偉博士將出席蘇州2025年醫用陶瓷產業論壇,并作醫療CT用閃爍體陶瓷的研究進展報告。歡迎各位行業朋友迂回交流!

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資料來源:
1.醫療 CT 用 (Ce,Gd)3(Ga,Al)5O12(Ce:GGAG) 閃爍體的研究進展,武彤,等.
2.閃爍陶瓷及其在醫學X-CT上的應用,陳積陽,等.
3.X--CT用Gd2O2S:Pr,Ce,F閃爍陶瓷的制備與性能研究,吳鳳.

4.Lu3Al5O12基閃爍陶瓷的研究進展,武彤,等.

推薦活動:【邀請函】2025年醫用陶瓷產業論壇(2025年4月24日·蘇州)
2025年醫用陶瓷產業論壇
2025年4月24日
蘇州日航酒店
地址:蘇州市虎丘區 長江路368號
一、暫定議題

序號

暫定議題

擬邀請企業

1

陶瓷材料在醫療植入物中的應用研究

擬邀請陶瓷企業/醫療機構/高校研究所

2

生物陶瓷3D打印技術研究進展與趨勢

擬邀請3D打印企業/醫療機構/高校研究所

3

齒科修復用氧化鋯陶瓷的研究進展

擬邀請陶瓷企業/醫療機構/高校研究所

4

氮化硅陶瓷在牙科種植體方向的應用前景

擬邀請陶瓷企業/醫療機構/高校研究所

5

陶瓷在牙科種植體方向的應用前景

擬邀請陶瓷企業/醫療機構/高校研究所

6

超薄瓷貼面的臨床應用和進展

擬邀請陶瓷企業/醫療機構/高校研究所

7

陶瓷椎間融合器的研究進展

擬邀請陶瓷企業/醫療器械廠商/高校研究所

8

氮化硅陶瓷在人工關節領域的應用

擬邀請陶瓷企業/醫療器械廠商/高校研究所

9

陶瓷植入物在骨科手術中的療效及安全性評估

擬邀請醫療機構/高校研究所

10

植入類醫療設備用玻璃封接技術

擬邀請封接玻璃企業/高校研究所

11

電子元器件在醫療設備中的關鍵作用與應用前景

擬邀請電子元器件企業/高校研究所

12

醫療CT用閃爍體陶瓷的研究進展

擬邀請陶瓷企業/醫療器械廠商/高校研究所

13

植入式醫療器件對陶瓷饋通的要求

擬邀請陶瓷企業/醫療器械廠商/高校研究所

14

精密陶瓷計量泵在醫藥領域的應用

擬邀請陶瓷泵企業/高校研究所

15

陶瓷封裝在醫療領域的應用

擬邀請陶瓷封裝企業/醫療器械廠商/高校研究所

16

醫用超聲換能器制備與性能研究

擬邀請壓電陶瓷企業/醫療器械廠商/高校研究所

17

牙科用納米級復合氧化鋯粉體的制備技術

擬邀請材料企業/高校研究所

18

氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)材料的研究及應用

擬邀請材料企業/高校研究所

19

高精密陶瓷注射成型在醫療領域的應用

擬邀請陶瓷加工企業/高校研究所

20

醫用陶瓷加工工藝難點解析

擬邀請陶瓷加工企業/高校研究所

21

真空釬焊技術在醫用陶瓷部件領域的應用

擬邀請真空釬焊/陶瓷企業/高校研究所

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作者 gan, lanjie

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