近日，中國科學院深圳先進技術研究院（簡稱“深圳先進院”）成功研發國內首臺高清晰磁共振兼容人腦PET功能成像儀器（命名為“SIAT bPET”），實現了我國在高端磁兼容腦PET成像儀器研發方面零的突破。

深圳先進院研制的SIAT bPET探測器系統和腦成像儀器照片

PET成像

PET成像全稱為正電子發射型計算機斷層顯像（Positron Emission Computed Tomography），其方法是將某種物質（一般是生物生命代謝中必須的物質，如：葡萄糖、氨基酸、膽堿、核苷酸等）標記上短壽命的放射性核素（如18F，11C等），注入人體后，通過PET成像測量該物質在代謝中的聚集，反映生物體生命代謝與功能活動的情況，從而達到疾病診斷的目的。

PET是一種反映分子代謝的顯像，當疾病早期處于細胞和分子水平變化階段，病變區的形態結構尚未呈現異常，結構影像檢查還不能明確診斷時，PET檢查即可發現病灶所在，并可獲得三維影像，實現定性、定量、定級、定位和早期診斷。

“通常，PET成像儀器由于探測器的深度不確定效應，空間分辨率會隨著偏離成像視野中心而變差，嚴重影響成像精度。”深圳先進院醫工所勞特伯生物醫學成像研究中心研究員楊永峰表示，他們團隊研發了高三維分辨率雙端讀出探測器，使得該大口徑成像系統達到14%的中心效率（350-750 keV能量窗），和整個成像視野好于1.4 mm的空間分辨率，兩項性能指標都處于國際領先水平。

楊永峰介紹道，與國外商業磁兼容腦PET成像儀器相比，SIAT bPET的效率提高了近2倍（從7.2%到14%），平均體分辨率提高了30倍以上（從約64mm 3到2mm3）。

SIAT bPET的空間分辨率、效率和獲得的Derenzo模體圖

同時，SIAT bPET采用了創新的電子學和磁兼容設計，使得磁共振成像對PET成像的影響幾乎可以忽略不計，PET成像對磁共振成像圖像信噪比的影響小于5%，滿足同時開展PET/MRI成像的尖端科研需求。

據了解，PET和MRI都是腦科學研究和腦疾病診斷的重要工具，PET的高靈敏度、高定量精度功能代謝成像和MRI的高空間分辨率、高軟組織對比度解剖結構成像高度互補，PET和MRI還可以相互輔助，進一步提升各自的腦神經成像能力。

PET分子成像通過測量大腦的血流、葡萄糖和氧的代謝、蛋白質的生成、藥物的分布和神經遞質的動力學等，探索不同腦區的功能，確定病變腦區的功能演變，對于腦疾病干預治療策略和新藥物探索具有重要意義。

“不過，目前市場上并沒有高性能腦PET成像儀器。”楊永峰說，與美國腦計劃項目正在資助研發的多個高性能腦PET成像儀器相比，SIAT bPET的空間分辨率和效率也處于先進水平。

SIAT bPET和聯影uMR790 3T磁共振成像系統上同時獲得的人腦PET/MRI圖像

“高空間分辨率使得研究大腦的細微焦點腦功能區和小的核團成為可能，還可以通過降低部分容積效應來提高腦PET成像研究的定量精度；高效率除了通過提高腦PET圖像的信噪來提高研究的定量精度，也為高精度研究神經遞質活動和其他動態腦生化與功能活動奠定基礎。”

2022年，團隊成員鄺忠華在國際核醫學和分子影像年會與IEEE醫學成像會議上口頭報告了該研究成果，隨即引起了廣泛的國際關注。同時，該儀器也為開展基于PET功能成像的腦科學研究、老年性癡呆等疾病的早期定量診斷研究和新藥開發提供了一臺重要的新工具。

據悉，相關研究由基金委國家重大科研儀器研制、深圳市孔雀團隊和中國科學院儀器研制團隊等項目資助。