第三代ct断层扫描技术，无需断层扫描的横断面成像技术

第三代ct断层扫描技术，无需断层扫描的横断面成像技术科研人员使用该技术进行了各种试验，包括模拟人脑的测试。他们相信，随着研究进一步深入，这种方法可以发展到应用于临床诊断的水平，从而有可能以较低的辐射剂量得到更高质量的图像。▲ 一对光子探测器▲ 超快光子探测器产生的图像Simon Cherry说，这实际上是“以光速成像”，让用户在没有断层扫描的情况下生成横断面图像。探测器由切伦科夫辐射器(Cerenkov radiator)组成，可有效吸收伽玛射线，并快速发射少量可见光光子。连接的微通道板光电倍增管(microchannel plate photomultiplier tube，MCP-PMT) 将光子转换为电子，并将电子数量增加为可测量到的检测信号。信号的计时精度约为25皮秒。Cherry表示，结合MCP-PMT和切伦科夫辐射器，用户可以在大约30纳秒的时间里计算出伽玛射线的到达时间。

当今的医学成像技术(例如CT和PET扫描）相当耗时，且设备昂贵笨重，一大原因是需要断层扫描成像重建，使用数学算法通过原始数据创建横断面图像。日前，美国和日本的研究人员在没有额外断层扫描重建的情况下，创建出首张组织横断面图像。这项研究于10月14日发表在英国科学杂志Nature Photonics杂志上。

该论文的通讯作者，来自美国加州大学戴维斯分校生物医学工程系的教授Simon Cherry表示，通过这种新方法，放射科医生可以更快地创建图像，有可能实现实时PET扫描，因为不再需要事后重建。他希望未来能够据此开发出更便宜、更简便、更准确的医学成像工具。该方法使用了日本滨松集团(Hamamatsu Photonics)开发的新型超快光子探测器。

在PET成像中，放射性同位素衰变并发射正电子。当这些正电子与体内的电子接触时，它们会相互湮灭，并发出两个湮灭光子。追踪这些光子的起源和轨迹，理论上就可以创建组织的图像。但目前的现状是，如果没有额外的断层扫描重建步骤，就无法做到这一点，因为探测器太慢而无法精确跟踪两个光子的到达时间。

研究人员设计了新的探测器来探测这些光子(称为切伦科夫光子，Cherenkov photons)，平均计时精度为32皮秒。这样能够以4.8毫米的空间精度来确定光子产生的位置。

▲ 超快光子探测器产生的图像

Simon Cherry说，这实际上是“以光速成像”，让用户在没有断层扫描的情况下生成横断面图像。

探测器由切伦科夫辐射器(Cerenkov radiator)组成，可有效吸收伽玛射线，并快速发射少量可见光光子。连接的微通道板光电倍增管(microchannel plate photomultiplier tube，MCP-PMT) 将光子转换为电子，并将电子数量增加为可测量到的检测信号。信号的计时精度约为25皮秒。Cherry表示，结合MCP-PMT和切伦科夫辐射器，用户可以在大约30纳秒的时间里计算出伽玛射线的到达时间。

▲ 一对光子探测器

科研人员使用该技术进行了各种试验，包括模拟人脑的测试。他们相信，随着研究进一步深入，这种方法可以发展到应用于临床诊断的水平，从而有可能以较低的辐射剂量得到更高质量的图像。

这篇论文的通讯作者Simon Cherry教授，中国同行并不陌生。他本人专注于研究PET系统、多模态系统、伽玛射线和X射线探测技术。2018年，联影推出了全身型PET-CT(uEXPLORER探索者)，是携手美国顶尖分子影像团队“探索者”联盟而打造。而“探索者”联盟的负责人之一，就是Simon Cherry教授。他此前也曾多次来访中国，在中国科学院深圳先进技术研究院、西安电子科技大学等地交流PET最新研究进展。

关于这次最新研究成果，Simon Cherry教授表示，最终目标是开发出一台具有uEXPLORER探索者那样几何结构的设备，但配备这些超快速探测器将成为挑战。要从论文试验中的2个探测器扩展到500 000 多个探测器，还有很长的路要走。

他说，未来将会有几个关键的发展和创新，包括元件小型化，开发多通道设备，开发能够以这种速度运行并可扩展的电子设备，以及开发具有成本效益的诊断设备。这种方法应用于人体之前，还需要进行重大的技术改进。研究人员希望在未来两到三年内开始将其应用于小动物成像。

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来源：器械汇

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