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数字PET实验室

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不知道PET?OUT!不知道全数字PET?OUT的N次方!

2017年01月07日 Bypetlab-yaya

听爸爸妈妈说,老一辈结婚必须有三大件。(比如:每个时代的年轻人结婚时都有三大件,从冰箱电视洗衣机,到房子车子票子。。。)
同样的,现在的三甲医院也要有传说中的影像三大件:CT、MRI、PET。

CT很多人都照过,暂且不表,MRI就是核磁共振,知道的人也挺多。PET是什么呢?

小白内心:
别欺负我英语不好,这个单词我还是知道的,不就是宠物嘛!

来听听专家的解释:“PET——Positron Emission Tomography,正电子发射断层成像仪。一种生化灵敏度极高的核医学分子影像技术。由于任何疾病的先兆在本质上主要是生化的,因此PET在恶性肿瘤、心血管疾病、神经系统疾病等重大疾病的早期诊断、疗效评估、病理研究等方面具有极大的应用价值。”
小白内心:
生化?危机?听着好恐怖!

生化就是指活体内的生物化学反应。比如,大家都知道的新陈代谢。人体正是因为细胞不断进行代谢才能维持生命。而病变细胞的代谢水平跟正常细胞不一样,它的代谢更旺盛。形象地说就是每个细胞都要吃饭,而癌细胞的饭量比正常细胞大。PET就可以利用这个特性,通过对人体新陈代谢的观察来检测癌症。

使用PET检查时,患者先被注射放射性示踪剂。示踪剂中的同位素衰变就会产生正电子,正电子和人体组织内的电子一碰上,就发生湮灭,他们相爱相杀生出一对宝宝——两个相反方向飞行的伽马光子。

PET探测器把成千上万到处乱跑的光子宝宝抓到一起,通过处理和辨别,把失散的亲兄弟都找出来配成一对对。

根据光子宝宝的飞行轨迹,加入图像重建方法,就能找到这对宝宝的出生地点,最终得到示踪剂的三维空间分布图,这就反映了相关生化反应的分布。

回到“饭量”问题,“服下”与新陈代谢相对应的示踪剂后,饭量更大的癌细胞吃得多,产生的正电子就多,癌细胞分布的区域就更亮,正常组织则相对较暗。(吃货就此现形)

小白内心:

这过程听起来挺简单的嘛!

事实上,信号经过层层转换,其中需要经历很多处理环节:示踪剂-正电子-伽马光子-可见光子-电脉冲-单事件数据-投影数据-图像

小白内心:

原来这么复杂!

回到主题,

今天重点是全数字PET。

小白内心:

拜托,网络时代了,电视、手机、音响、数码相机。。。啥都已经数字化了,高大上的PET难道还没数字化?

PET自70年代发明以来,因为一直不能解决高速闪烁脉冲精确采样问题,所以一直没能实现完全的数字化。

传统PET中,对模拟高速闪烁脉冲无法精确数字化,只能借助大量的模拟电路,对信号进行“拷打”,才能提取脉冲的时间、位置、能量信息。在这个过程中,信号波形也变得面部全非。

同时,大量模拟电路的加入也让系统异常复杂,难以调试和维护。

小白内心:

说了这么多,那全数字PET究竟好在哪?

全数字PET以MVT数字化采样方法为代表,是对PET技术的“重发明”,针对传统PET的缺陷,本质上必须具备两大特性:

1、脉冲精确采样。

2、取消模拟电路。

MVT(Multi-Voltage Threshold)

多电压阈值采样方法

采用电压阈值进行数字化采样,不需要复杂庞大的模拟电路处理,也不需要高速ADC,只需使用几个阈值采样点,结合脉冲统计模型信息,就能得到更精确的高速脉冲数字化采样,达到四两拨千斤的效果。

全数字PET和传统PET,就好比数码相机和胶片相机,它在性能和应用方面都会发生革命性变化。

小白内心:

吹得天花板都要掉下来了,数字PET有这么好吗?小编你是不是在自卖自夸?

全数字PET自华中科技大学数字PET团队于2004年首先提出,已历经十余年发展。在这个过程中,国际医疗器械巨头也看好其价值和潜力,纷纷涌入数字PET领域。2009年,西门子提出Waveform Sampling数字化方法,2010年,飞利浦提出DPC数字化技术。与此同时,国内众多医疗器械厂商也纷纷跟进。如今在PET厂商中,忽如一夜春风来,满城都是“全数字”。可见,这个瓜已经不是王婆一家在夸,从赵钱孙李到Mary、Anna,都纷纷说好!

在数字PET大势之下,国内外医疗器械玩家们各展所长、各显神通。

尽管目前只有MVT技术唯一具备精确采样和全数字两大特性,符合全数字PET的定义,但这个领域已呈荟萃百家之势,必将百花齐放!

更值得欣喜的是,数字PET技术已不是纸上谈兵。2015年,全球首台全数字临床PET/CT样机(DPET-100)荣耀登场,依托MVT技术的全数字临床PET/CT样机,其空间分辨率可达2.2毫米,比当前国际最高水平的同类传统产品提升一倍。其他指标如灵敏度、时间分辨率、扫描时间,均居于国际领先水平。目前,这个“大杀器”正处在CFDA认证的过程中,预计今年有望进入市场,请土豪们准备好钞票。

数字PET团队有一个愿景:希望在数字PET的时代,无论是GE、PHILIPS、SIEMENS这样的国际厂商,还是锐世、联影、东软等民族企业,都能各展神通、精诚合作,共同将PET的应用潜力发挥到极限,将之打造成对抗癌症等重大疾病的神兵利器,为人类战胜病魔、享受生命贡献一份力量!

分类:原创科普

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数字PET实验室致力于正电子发射断层成像(PET,Positron Emission Tomography)的科学研究与应用示范,是全数字PET的发源地,亦是全球PET研究领域领跑者之一。通过发明的多电压阈值采样法(MVT),解决了高速脉冲精确数字化的难题,系统性地发展了全数字、模块化的PET探测器技术,建立起完整的全数字PET技术体系。先后研发了全球首台动物全数字PET科学仪器和全球首台临床全数字PET医疗装备,并拥有全套自主知识产权。以全数字PE.…进一步了解

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