创新 | 清华大学将心脏SPECT成像速度提高10倍！

导语

“前沿”系列第6篇，介绍清华大学工程物理系的创新研究，不仅将成像速度提高10~100倍，还提高了心脏SPECT的灵敏度和空间分辨率。

2022年6月11~14日，核医学领域全球规模最大最具影响力的学术年会—美国核医学与分子影像学会年会(Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging，SNMMI)在加拿大温哥华举行。

SNMMI官网以“革命性技术缩短心脏扫描时间，获取高质量SPECT图像”(Revolutionary Technology Shortens Cardiac Scan Time, Provides High-Quality SPECT Images)为标题报道了清华大学工程物理系在SPECT快速心脏成像上的研究成果"自准直SPECT用于快速动态心脏成像的可行性研究" (Feasibility study of a self-collimating SPECT for fast dynamic cardiac imaging)：

与传统心脏SPECT扫描速度相比，基于自准直成像技术开发的快速成像心脏SPECT，将扫描扫描速度提高10~100 倍，仅需2秒扫描时间，就能识别出心肌模型中的缺血区域，且达到0.68%灵敏度和4mm空间分辨率，有望带来SPECT心脏成像技术的革命性突破。

报道截图(来自SNMMI官网)

当今，全球心血管发病率逐年上升，成为全球首要死因。在心血管诊断方面，放射性核素显像已被证明可对冠心病进行早期诊断，具有确定临床应用价值。

目前，单光子发射计算机断层成像技术(SPECT)广泛应用于心肌灌注显像，被认为是评估冠心病等心血管疾病介入治疗的必要性和有效性的金标准。比如，美国心脏病学会将SPECT心肌灌注检查作为必查项目纳入医保，其心血管SPECT检查占SPECT总检查数的50％以上。

一般来说，传统SPECT多采用平行孔准直器进行心脏成像，在180°或360°的轨道上进行数据采集。然而，由于受限于平行孔准直的物理特性 ，导致其心肌成像不仅扫描时间长(10~20分钟)，而且灵敏度(约0.01％)空间分辨率(约10~20 mm)也较低，难以适应临床对心肌显像成像的要求。

基于此，2017年，清华大学工程物理系在传统双探头SPECT基础上，创造性设计了多针孔准直器，取代了平行孔准直器，仅2~5分钟扫描时间就能获得高灵敏度(0.038％)、高空间分辨率(6~15mm)的心脏成像，性能媲美D‐SPECT(Spectrum Dynamics )等心脏专用SPECT。

目前，该技术已成功应用于清华大学工程物理系和北京永新联合研制的可变角双探头SPECT(注册证：国械注准20173060681)，该设备通过了国家创新医疗器械特别审批，填补了我国SPECT领域的空白。

永新SPECT与其多孔准直技术(来自北京永新官网)

2022年，为进一步减少心脏跳动和呼吸运动对心脏成像的影响，清华大学工程物理系跳出传统机械准直器的束缚，提出自准直(self-collimating)架构，其SPECT采用多层棋盘结构自准直探测器，兼顾准直和探测的双重功能，通过设计乱序排布的高开孔率金属板，进一步减少光子混叠(Multiplexing)效应对图像质量的影响，提升成像系统信噪比。

自准直SPECT具备高灵敏度和高分辨率(来自SNMMI官网)

根据模拟结果，自准直SPECT系统性能出色，不仅2s内就能识别出心肌模型中的缺血区域，而且具有4mm空间分辨率和0.68%灵敏度。该创新研究对大幅度缩短扫描时间、提升图像质量、提升病人通过率和减少辐射剂量具有重要意义。

一句点评

清华大学工程物理系牛逼！期待自准直SPECT落地，有助于进一步推动SPECT在心血管疾病诊断领域的应用。

一点感触

近年来，一个明显的感受是，越来越多的顶尖科学家回国执教或创业，本土高科技人才也更愿意在国内发光发热。以影像领域为例，仅笔者这一年就认识或知道十几位清华、中科院等知名院校博士选择在国内工作、创业、功成。

今天的中国，已占据全球产业链中端并正在向高端迈进，这为技术人提供了广阔的用武之地。高科技人才留在国内发展，一方面体现了家国情怀，另一方面也是期望和这个黄金时代彼此成就。。。