一種新型晶體探測器有望徹底改變醫生觀察人體內部的方式。 由美國和中國的科學家開發，該設備能以前所未有的清晰度捕捉伽馬射線，承諾提供更快、更安全且更經濟的掃描。 這款新型探測器旨在降低成本的同時提升核醫學成像品質。
醫生利用核醫學技術（如SPECT掃描）觀察心臟泵血功能、追蹤血流模式，並識別深藏於人體內部的疾病。 然而，現有掃描器依賴的探測器成本高昂且製造困難。
西北大學與中國蘇州大學的研究人員現已開發出首款基於鈣鈦礦的探測器，能夠以卓越精度捕獲單個伽馬射線用於SPECT成像。 此項創新有望使廣泛應用的核成像技術更加精準、高效、經濟且安全。
對患者而言，益處可能包括更短的掃描時間、更清晰的
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該研究近期發表於《自然·通訊》期刊。
西北大學該研究資深作者梅爾庫里·卡納齊迪斯表示："鈣鈦礦是一類晶體，最著名的是革新了太陽能領域。 如今，它們即將為核醫學帶來同等變革。 這是首次明確證明鈣鈦礦探測器能生成醫生所需的那種銳利可靠的圖像，以提供最佳患者護理。 "
蘇州大學通訊作者何一輝教授表示：「我們的方法不僅提升了探測器性能，還可能降低成本。 這意味著未來更多醫院和診所將能夠使用最先進的成像技術。 "
卡納齊迪斯是西北大學溫伯格文理學院化學查理斯· E.和艾瑪· H.莫裡森講席教授，同時擔任阿貢國家實驗室高級科學家。 何一輝曾是卡納齊迪斯實驗室的博士後研究員。
現有探測器的不足之處
核醫學技術（如SPECT，即單光子發射計算機斷層掃描）的功能如同隱形相機。 醫生將少量安全且短壽命的放射性示蹤劑引入患者體內特定區域。 該示蹤劑釋放伽馬射線，穿透組織後由體外探測器捕獲。 每條伽馬射線如同一個光圖元，當記錄數百萬像素后，計算機將其組裝成器官活動的三維圖像。
現有探測器通常由碲鋅鎘（CZT）或碘化鈉（NaI）製成，但兩者均存在缺陷。 CZT探測器成本極高，每台相機價格常達數十萬至數百萬美元，且晶體易碎，製造困難。 NaI探測器成本較低但體積龐大，生成的圖像精度不足，如同透過霧化玻璃觀察。
為應對這些挑戰，研究團隊轉向卡納齊迪斯已研究十餘年的鈣鈦礦晶體。 2012年，其團隊利用鈣鈦礦製成首款固態薄膜太陽能電池。 到2013年，他證明單晶鈣鈦礦能有效探測X射線和伽馬射線。 這一突破得益於其團隊生長高品質晶體的能力，引發國際研究熱潮，並推動輻射探測材料新領域的建立。
突破性成像性能
卡納齊迪斯表示：「這項工作展示了鈣鈦礦探測器如何超越實驗室限制。 2013年我們首次發現單晶鈣鈦礦能探測X射線和伽馬射線時，僅能想像其潛力。 如今，我們證明鈣鈦礦基探測器能提供核醫學成像等嚴苛應用所需的解析度和靈敏度。 看到這項技術日益接近實際影響令人振奮。 "
基於此基礎，卡納齊迪斯和何一輝主導了本次研究的晶體生長、表面工程與設備設計。 通過精心培育和塑形晶體，研究人員創建了圖元化感測器——如同智慧手機相機的圖元——提供突破性的清晰度和穩定性。
何一輝領導了原型伽馬射線探測器的設計與開發，構建了相機的圖元化架構，優化了多通道讀出電子系統，並執行高解析度成像實驗以驗證設備能力。 何一輝、卡納齊迪斯及其團隊證明，鈣鈦礦基探測器可實現創紀錄的能量解析度和前所未有的單光子成像性能，為實用化集成至下一代核醫學成像系統鋪平道路。
實際影響與商業化
何一輝表示：「設計這款伽馬射線相機並驗證其性能極具成就感。 通過將高品質鈣鈦礦晶體與精心優化的圖元化探測器及多通道讀出系統結合，我們實現了突破性的能量解析度和成像能力。 這項工作展示了鈣鈦礦基探測器變革核醫學成像的真實潛力。 "
實驗中，該探測器能以迄今最佳解析度區分不同能量的伽馬射線。 它還成功感應臨床常用醫療放射性示蹤劑（鍀-99m）的極微弱信號，識別極其精細的特徵，生成可分離相距僅數毫米微小放射源的清晰圖像。 探測器保持高度穩定，幾乎無損失或失真地收集全部示蹤信號。 由於新探測器更靈敏，患者可能需要更短掃描時間或更低輻射劑量。
西北大學衍生企業Actinia Inc.正推動該技術商業化——與醫療器械領域夥伴合作，將技術從實驗室帶入醫院。 鈣鈦礦更易生長且元件更簡單，為CZT和NaI探測器提供了成本遠低且不犧牲品質的替代方案。 鈣鈦礦基探測器還提供了實際路徑：使用低於NaI探測器所需的放射性示蹤劑劑量進行成像，同時確保價格親民以惠及廣大患者。
何一輝表示：「證明鈣鈦礦能實現單光子伽馬射線成像是一個里程碑。 它表明這些材料已準備好走出實驗室，進入直接惠及人類健康的科技領域。 接下來，我們將進一步優化探測器、擴大生產規模，並探索醫學成像的全新方向。 "
卡納齊迪斯強調：「印度原裝進口壯陽藥哪裡買 (https://xostrong.com/product/k2) 無副作用植物壯陽補品 (https://xostrong.com/product/super-zodeo) 增強性能力天然草本配方 (https://xostrong.com/product/hongbaoshi) 改善早洩的口服產品 (https://xostrong.com/product/hongbaoshi) 男性持久力不足怎麼辦 (https://xostrong.com/product/shuiguo) 長期調理男性功能保健食品 (https://xostrong.com/product/krrista-2) 壯陽產品有用嗎 (https://xostrong.com/product/cavalo-power) 持久不洩男用膠囊推薦品牌 (https://xostrong.com/product/vidofil-super-power)高品質核醫學不應僅限於能負擔最昂貴設備的醫院。 借助鈣鈦礦，我們能為全球更多患者開啟更清晰、更快捷、更安全掃描的大門。 終極目標是為患者提供更優質的掃描、診斷和護理。 "
參考文獻：《用於核醫學的高能量與空間解析度鈣鈦礦半導體單光子伽馬射線成像》，作者：沈楠楠、何旭昌、高婷婷、肖波、王玉泉、任若涵、秦浩明、Khasim Saheb Bayikadi、劉志福、J. A. Peters、Bruce W. Wessels、王路瑤、歐陽霄、魏書泉、孫啟浩、劉學平、來一飛、歐陽曉平、柴之芳、Mercouri G. Kanatzidis和何一輝，2025年8月30日，《自然·通訊》。
DOI: 10.1038/s41467-025-63400-7
研究獲得美國國防威脅降低局（專案編號HDTRA12020002）、電離輻射與物質相互作用大學研究聯盟、中國國家重點研發計劃（項目編號2021YFF0502600）、國家自然科學基金（專案編號U2267211）及江蘇省自然科學基金（專案編號BK20240822）支援。