中國科學(xué)家攻克PET數(shù)字化難題 可更早發(fā)現(xiàn)腫瘤

全數(shù)字PET成像關(guān)鍵技術(shù)5日通過中國工程院士俞夢(mèng)孫帶領(lǐng)的專家組鑒定，認(rèn)為達(dá)到國際領(lǐng)先水平。中國科學(xué)家在PET數(shù)字化領(lǐng)域的這一技術(shù)突破，意味著可更早更靈敏地發(fā)現(xiàn)腫瘤，診斷癌癥，為人類造福。

誕生于上世紀(jì)七十年代的PET（正電子發(fā)射斷層成像儀）是繼超聲、CT和核磁共振之后當(dāng)今先進(jìn)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)之一，已成為臨床早期診斷和指導(dǎo)癌癥治療的最佳手段之一。但因超高速閃爍脈沖信號(hào)難以數(shù)字化的技術(shù)瓶頸，PET難以實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，至今只有模擬和模擬數(shù)字混合型機(jī)器。

針對(duì)這一世界性難題，武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室（籌）生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)研究部研究員、華中科技大學(xué)生命學(xué)院教授謝慶國，創(chuàng)新提出“多電壓閾值采樣方法”，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)高速閃爍脈沖的精確數(shù)字化，研制出全數(shù)字化PET探測(cè)器及世界首臺(tái)小型數(shù)字PET機(jī)器。

謝慶國介紹，這臺(tái)小型數(shù)字PET在武漢協(xié)和醫(yī)院投入應(yīng)用一年多時(shí)間，在比人體成像難度更高的老鼠和猴子上完成了150余例高性能PET成像，已觀察到小鼠腦內(nèi)皮層、丘腦和腦室等更細(xì)微的結(jié)構(gòu)，突破現(xiàn)有PET對(duì)鼠腦的觀測(cè)極限。

小動(dòng)物試驗(yàn)表明，其主要性能指標(biāo)成像圖像空間分辨率已突破進(jìn)入亞毫米水平，達(dá)0.87毫米，可檢測(cè)到最小為0.66立方毫米的病灶。

目前臨床PET最好空間分辨率是4.5毫米，數(shù)字PET若對(duì)人體成像，空間分辨率可優(yōu)于1.5毫米。這意味著，采用目前PET能診斷出的癌癥，在其腫瘤大小不到1／20的時(shí)候就能被數(shù)字PET發(fā)現(xiàn)。

國內(nèi)較早從事PET臨床應(yīng)用的資深專家，武漢協(xié)和醫(yī)院PET中心主任張永學(xué)說，更高分辨率意味著提前幾個(gè)月甚至更早發(fā)現(xiàn)腫瘤的幾率將增大，患者有望獲得更多生存機(jī)會(huì)，也將節(jié)省醫(yī)療費(fèi)用。

據(jù)鑒定專家介紹，制造便利的數(shù)字PET，因在數(shù)據(jù)采集最前端就直接數(shù)字化了，突破了傳統(tǒng)PET儀器受制于模擬電路的瓶頸，高可靠且穩(wěn)定，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化校正，越用越好，就像電腦智能輸入法一樣，無需專業(yè)人員的介入，大大降低維護(hù)費(fèi)用。

2012年底，為了恒河猴腦成像的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，兩臺(tái)小動(dòng)物數(shù)字PET機(jī)器被謝慶國團(tuán)隊(duì)兩個(gè)研究生拆解、重新組裝成一個(gè)更大成像空間的PET機(jī)器，并在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了校正和成像，這一過程只花了半天時(shí)間。

張永學(xué)表示，一臺(tái)傳統(tǒng)商用PET光機(jī)器組裝和調(diào)試就要十天、半月時(shí)間，成像前的數(shù)據(jù)校正可能要更多的時(shí)間，一年僅維護(hù)費(fèi)就高達(dá)一百萬。這充分體現(xiàn)了數(shù)字PET系統(tǒng)的開放性和靈活性。

謝慶國團(tuán)隊(duì)擁有數(shù)字PET完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，目前世界上數(shù)字PET方面的發(fā)明專利全部為謝慶國團(tuán)隊(duì)所有。他們正計(jì)劃做出全身人體樣機(jī)，開展臨床試驗(yàn)，以盡快將數(shù)字PET推向應(yīng)用。

目前，全球僅有西門子、通用電氣、飛利浦等能獨(dú)立研制和生產(chǎn)PET成像設(shè)備。

全球已投入的商用PET約5000臺(tái)，美國近3000臺(tái)，而中國臨床使用的尚不足200臺(tái)，全部為進(jìn)口。

中國人口眾多，癌癥發(fā)病率高，PET市場(chǎng)空間巨大，分辨率高、制造便利的數(shù)字PET將有更廣泛應(yīng)用。將中國自主創(chuàng)新的數(shù)字PET產(chǎn)業(yè)化，不僅能造福廣大患者，還能打破西方公司壟斷，實(shí)現(xiàn)高端醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)零突破。

鑒定專家還認(rèn)為，這一成果在PET數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域取得了一系列理論和技術(shù)創(chuàng)新，形成的全球首臺(tái)全數(shù)字化PET樣機(jī)系統(tǒng)，在空間分辨率、靈敏度、能量分辨率等核心指標(biāo)方面均優(yōu)于國際上的同類產(chǎn)品。更重要的是，數(shù)字PET顯現(xiàn)出傳統(tǒng)PET前所未有的新特性，將為PET的發(fā)展及應(yīng)用帶來變革。