零突破！全国首台：高清晰磁兼容脑PET功能成像仪器来了

来源：器械之家

长期以来，以PET/CT设备为代表的高端医学影像设备的部件和整机制造被欧美企业垄断。近年来，随着国家对国产医疗设备的大力支持，国产PET/CT设备也开始加速发展。

近期，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）成功研发国内首台高清晰磁共振兼容人脑PET功能成像仪器（命名为“SIAT bPET”），实现了我国在高端磁兼容脑PET成像仪器研发方面零的突破，其技术达到国际先进水平。

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中科院先进院发布首台高清晰

磁兼容脑PET功能成像仪器

深圳先进院医工所劳特伯生物医学成像研究中心研究员杨永峰表示：“通常，PET成像仪器由于探测器的深度不确定效应，空间分辨率会随着偏离成像视野中心而变差，严重影响成像精度。”

据悉，杨永峰团队研发了高三维分辨率双端读出探测器，使得该大口径成像系统达到14%的中心效率（350-750 keV能量窗），和整个成像视野好于1.4 mm的空间分辨率，两项性能指标都处于国际领先水平。

深圳先进院研制的SIAT bPET探测器系统和脑成像仪器照片

杨永峰介绍称，与国外商业磁兼容脑PET成像仪器相比，SIAT bPET的效率提高了近2倍（从7.2%到14%），平均体分辨率提高了30倍以上（从约64mm3到2mm3）。同时，SIAT bPET采用了创新的电子学和磁兼容设计，使得磁共振成像对PET成像的影响几乎可以忽略不计，PET成像对磁共振成像图像信噪比的影响小于5%，满足同时开展PET/MRI成像的尖端科研需求。

据了解，PET和MRI都是脑科学研究和脑疾病诊断的重要工具，PET的高灵敏度、高定量精度功能代谢成像和MRI的高空间分辨率、高软组织对比度解剖结构成像高度互补，PET和MRI还可以相互辅助，进一步提升各自的脑神经成像能力。PET分子成像通过测量大脑的血流、葡萄糖和氧的代谢、蛋白质的生成、药物的分布和神经递质的动力学等，探索不同脑区的功能，确定病变脑区的功能演变，对于脑疾病干预治疗策略和新药物探索具有重要意义。

SIAT bPET获得的Derenzo模体图、人脑FDG代谢图和兔子NaF骨扫描图

“不过，目前市场上并没有高性能脑PET成像仪器。”杨永峰说，与美国脑计划项目正在资助研发的多个高性能脑PET成像仪器相比，SIAT bPET的空间分辨率和效率也处于先进水平。“高空间分辨率使得研究大脑的细微焦点脑功能区和小的核团成为可能，还可以通过降低部分容积效应来提高脑PET成像研究的定量精度；高效率除了通过提高脑PET图像的信噪来提高研究的定量精度，也为高精度研究神经递质活动和其他动态脑生化与功能活动奠定基础。”

SIAT bPET和联影uMR790 3T磁共振成像系统上同时获得的人脑PET/MRI图像

2022年，团队成员邝忠华在国际核医学和分子影像年会与IEEE医学成像会议上口头报告了该研究成果，随即引起了广泛的国际关注。同时，该仪器也为开展基于PET功能成像的脑科学研究、老年性痴呆等疾病的早期定量诊断研究和新药开发提供了一台重要的新工具。

据悉，相关研究由基金委国家重大科研仪器研制、深圳市孔雀团队和中国科学院仪器研制团队等项目资助。

02

中科院曾与联影医疗合作

实现高端医学影像技术突破

资料显示，中科院深圳先进院于2006年成立，经过十五年发展，深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，目前先进院总人数超过4200人，全职院士11人、国家级、省市级高层次人才近300人，全院总资产超130亿元，自然指数达31.11，拥有超百个国家、省、市级创新载体，牵头建设深圳两大科技基础设施、三大基础研究机构、国家级创新中心多项指标在全国科研院所排名第一。

医学影像技术作为一门将放射性物质成像技术应用到医疗中的技术，常见的有B超、X线、CT成像、核磁共振成像、数字减影血管造影等，其通过先进的医学仪器，对病变部位拍片，根据病变的形态学改变做出诊断，为治疗疾病带来切实的帮助，是临床不可或缺的辅助学科。

而此次发布国内首台高清晰磁兼容脑PET功能成像仪器，并非中科院先进院在医学影像领域的首次探索。早在联影医疗成立后，中科院先进院就与其合作，以在国产高端医学影像领域实现技术突破。

彼时，联影医疗和中科院深圳先进院还决心解决两个行业核心难题：如何破解磁共振影像分辨率越高，扫描速度越慢的矛盾？如何突破高场强中短波长射频影响图像质量的瓶颈？

2021年，由联影医疗牵头，中国科学院深圳先进技术研究院、中国人民解放军总医院、复旦大学附属中山医院共同完成的“高场磁共振医学影像设备自主研制与产业化”项目荣获2020年度国家科技进步奖一等奖。

如今，两家单位的合作目标得已实现。谈及成功原因，中科院深圳先进院研究员郑海荣认为，作为一家体制内的新型研发机构，中科院深圳先进院为科研人员开辟“特区”，规定与联影医疗合作的科研人员不必申请政府项目，不必发表论文，只要在磁共振技术上取得突破，就能获得晋升和涨薪。

03

PET是近20年核医学领域

出现的最重要的新技术

PET全名为正电子发射计算机断层扫描（Positron Emission Tomography），是近20年中核医学领域出现的最重要的新技术。大多数PET使用放射性18F标记的氟代脱氧葡萄糖（Fludeoxyglucose，FDG）作为示踪剂，示踪剂静脉注入后，会随着血流达到全身，以不同的浓度聚集在特定的组织或器官：代谢活跃的组织或病灶，示踪剂聚集多，在PET扫描上呈现高代谢亮信号，代谢不活跃的组织或病变则呈低代谢暗信号。由此可以发现和区别不同性质的病变，或者了解不同组织的功能状态。

目前医院中进行的PET/CT检查，就是将PET扫描和CT两种影像技术有机结合在一起的一种检查手段。单纯PET扫描所得出的图像虽然能够从分子水平揭示人体组织的代谢活动，但是图像解剖结构不清楚；而CT图像则可以清晰显示人体组织的解剖结构，所以PET/CT从根本上解决了核医学图像解剖结构不清楚的缺陷。

近年来，PET扫描逐渐与MRI、增强显像等技术结合，发展出PET/MR、动态PET/CT等新型检查手段，在实现了功能图像和解剖图像信息互补的同时，还能更好地显示软组织结构或病灶血供情况，使这一检查达到了定量的目的，大大提高了诊断的准确性。

目前，PET扫描在肿瘤学、心血管疾病和神经科学等领域都有着广泛应用，可以用来发现和评估异常组织、早期冠状动脉疾病、心脏病发作导致的心肌损伤或疤痕、受中风或血栓影响的区域、药物对心脏和大脑的影响、精神障碍以及与阿尔茨海默病、帕金森病或癫痫等疾病相关的大脑变化等。

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PET/CT被跨国巨头垄断

国产企业加速研发

PET/CT 做为肿瘤诊断“神器”，在肿瘤的早期诊断、精准分期和治疗方案制定等方面发挥着重要作用。

近年来，我国癌症人数的持续增长，基于我国癌症治疗水平的现状，预示着我国癌症患者，特别是高发病率的癌症患者，对PET/CT早筛有广阔的市场需求。据了解我国癌症患者人数从 2014年的384.4万人增加到2018年428.5万人，预计2030年我国癌症患者人数将增加到569.6万人。

目前肿瘤早筛的手段非常有限，需要精准的肿瘤早筛技术，PET/CT应用最为普遍。PET/CT作为“查癌神器”临床需求较大。2019年中国百万人口PET/CT保有量为0.24台，这个数字在美国为7.8台，日本为3.8台，足可见我国PET/CT设备市场空间之大。

在此前很长一段时间里，国内PET/CT等高端医疗影像设备完全依赖进口，其市场一直被GE、飞利浦、和西门子（简称GPS）等跨国巨头垄断。但随着国家对国产医疗设备的大力支持，近几年来国产PET/CT设备发展也开始加速，在我国市场占有率也持续走高。下面我们一起看看有哪些国产厂商，产品又如何。

联影世界首台全景动态扫描PET-CT

联影医疗是十三五国家重点研发计划“数字诊疗装备研发专项”中牵头承担科研项目数最多的企业之一。其开发的世界首台全景动态扫描PET-CT设备uEXPLORER，能够4D实时动态呈现全身器官代谢过程。

UIEXPLORER探索者由联影与美国顶尖分子影像团队EXPLORER（探索者）联盟共同打造，这次重磅亮相，以一系列打破极限的超强性能赢得了业界赞叹——194cm超大轴向视野、30-40倍的超高灵敏度（与传统PMT系统相比）、2.9mm超高分辨率、超低辐射剂量等一系列性能。UIEXPLORER探索者可以实现实时全身动态成像、精细结构成像与超灵敏功能成像兼得、极速全身成像、超低剂量延时扫描。

东软NeuWise PET/CT苍穹之眼

2020年7月，东软医疗系统有限公司（以下简称“东软医疗” ）正电子发射计算机断层显像（Neu Wise PET/CT，国械注准20203060629）获得医疗器械注册批准。全新一代NeuWise PET/CT苍穹之眼，配备全影息全景成像，可预约式无源质控系统及多种高阶软件算法，搭配LYSO晶体以及全新一代TOF技术，实现了超高灵敏度、超清分辨率的双重突破。

赛诺联合业界首台自由呼吸PET/CT Polestar m660

赛诺联合医疗科技（北京）有限公司是抱有“实业兴国”梦想的中国科学家和工程师们于2011年创立。代表产品为Polestar m660是业界首台自由呼吸PET/CT 。PoleStar m660 凭借高性能、高灵敏度的TOF探测系统和独有的智能运动追踪系统，实现了PET/CT技术上的革命性进步：摒弃了传统的呼吸门控装置，可以在受检者自由呼吸的状态下，实现精准影像。

据了解赛诺联合未来还将在其PET/CT上搭载首创的心脏时空成像解决方案，该方案可以通过智能心脏运动追踪、TOF双定量重建和深度学习智能降噪等多项独有技术，从而给临床提供更精准、更定量、更快速的全新PET心脏显像方法；相对于传统的心脏显像方法具有明显的优势。

明峰超高端全数字化ScintCare PET/CT 750T

2021年10月明峰医疗推出超高端全数字化ScintCare PET/CT 750T，其搭载国际领先的第四代MF全数字化PET探测器，具有403.2mm业界超宽的轴向视野，23.5cps/kBq业界超高的灵敏度，380ps TOF时间分辨率；可实现更快扫描速度、更精准图像质量、更高效临床体验、和更智能临床应用。

锐视康RAY-SCAN 64型PET/CT

北京锐视康科技发展有限公司是一家注册在中关村高科技园区的国家高新技术企业，主要产品有人体PET/CT、SPECT、PET和用于新药研制和生物医学研究的小动物多模态分子医学影像设备。

2014年2月，锐视康RAY-SCAN 64型PET/CT整机系统通过国家药监局的评审，获得医疗器械注册许可证。设备主要由高灵敏度高分辨率36环PET和高性能64排CT两个部分组成。具备有高灵敏度、高融合精度、高采集速度、高空间分辨率的技术特点。为了保证高融合精度，锐视康采用了PET扫描架和CT扫描架同心设计，病人无需移动就可以完成PET和CT扫描。

锐世PET/CT DigitMI 910

湖北锐世公司成立于2015年，致力于提供全数字PET/CT，PET/MRI，部位专用PET等分子影像诊断与治疗设备，以及医学影像与信息化服务等专业精准的医疗解决方案。基于首创的全数字PET技术，2019年6月4日，湖北锐世数字医学影像科技有限公司产业化生产的临床全数字PET/CT DigitMI 910(注册型号DPET-100)通过了NMPA注册审批。

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此次中科学院深圳先进院发布的国内首台高清晰磁共振兼容人脑PET功能成像仪器，不仅实现了我国在高端磁兼容脑PET成像仪器研发方面零的突破，同时也为国产企业在该领域的研发探索做出表率：作为最高端的医学影像设备之一，尽管国产PET/CT还有很长的要走，但未来仍值得期待。