圖1 長(zhǎng)軸動(dòng)物PET掃描儀

在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：12275291、12175265、12075267）資助下，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所魏龍研究員、章志明研究員團(tuán)隊(duì)在分子影像技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破。研究成果以《基于NEMA NU 4-2008標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)軸小動(dòng)物PET掃描儀性能評(píng)估》（Performance evaluation of a small-animal PET scanner with 213 mm axial length using NEMA NU 4-2008 standards）為題，發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《醫(yī)學(xué)物理》（Medical Physics ）。論文鏈接：https://doi.org/10.1002/mp.17469。

正電子發(fā)射斷層成像（PET）作為功能成像的核心技術(shù)，在腫瘤診療、神經(jīng)科學(xué)及心血管疾病研究中具有不可替代性。基于嚙齒類動(dòng)物與人類的高度生理病理相似性，小動(dòng)物PET成像已成為疾病機(jī)制研究和藥物研發(fā)的關(guān)鍵手段。然而，當(dāng)前國(guó)際主流小動(dòng)物PET設(shè)備普遍存在兩大技術(shù)瓶頸：1.軸向長(zhǎng)度（<180mm）無法滿足大鼠全身成像需求；2.部分長(zhǎng)軸設(shè)備存在靈敏度低（<8%）、空間分辨率不足（>1mm）等問題，嚴(yán)重制約多器官動(dòng)態(tài)示蹤研究。

研究團(tuán)隊(duì)攻克了長(zhǎng)軸PET成像中靈敏度與空間分辨率相互制約的難題，成功研制全球首臺(tái)兼具長(zhǎng)軸向視野與高靈敏度的動(dòng)物專用PET系統(tǒng)。該設(shè)備核心參數(shù)為：內(nèi)徑142mm，軸向長(zhǎng)度213mm。依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)NEMA NU 4-2008測(cè)試，其空間分辨率達(dá)0.88mm（國(guó)際同類最優(yōu)水平），系統(tǒng)靈敏度突破10.31%（超現(xiàn)有長(zhǎng)軸設(shè)備30%以上），大鼠全身成像計(jì)數(shù)率高達(dá)682kcps。通過優(yōu)化晶體陣列排布和深度效應(yīng)補(bǔ)償算法（圖1），顯著提升大視野成像的信噪比與定量精度。

基于該設(shè)備成功實(shí)現(xiàn)了SD大鼠全身動(dòng)態(tài)代謝成像（圖2），成像結(jié)果清晰呈現(xiàn)了18F-FDG示蹤劑從尾靜脈注射后，經(jīng)心臟循環(huán)至肝腎代謝的全過程，在單臺(tái)設(shè)備上經(jīng)單次掃描完成了大鼠多器官藥代動(dòng)力學(xué)連續(xù)監(jiān)測(cè)。該技術(shù)突破為多靶點(diǎn)示蹤成像、腫瘤轉(zhuǎn)移機(jī)制研究及新藥療效評(píng)估提供了高精度研究平臺(tái)，相關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利3項(xiàng)。

圖2 大鼠全身動(dòng)態(tài)成像結(jié)果