創(chuàng)新 | 清華大學將心臟SPECT成像速度提高10倍！
導語
“前沿”系列第6篇，介紹清華大學工程物理系的創(chuàng)新研究，不僅將成像速度提高10~100倍，還提高了心臟SPECT的靈敏度和空間分辨率。
2022年6月11~14日，核醫(yī)學領域全球規(guī)模最大最具影響力的學術年會—美國核醫(yī)學與分子影像學會年會(Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging，SNMMI)在加拿大溫哥華舉行。
SNMMI官網(wǎng)以“革命性技術縮短心臟掃描時間，獲取高質(zhì)量SPECT圖像”(Revolutionary Technology Shortens Cardiac Scan Time, Provides High-Quality SPECT Images)為標題報道了清華大學工程物理系在SPECT快速心臟成像上的研究成果"自準直SPECT用于快速動態(tài)心臟成像的可行性研究"?(Feasibility study of?a self-collimating SPECT for fast dynamic cardiac imaging)：
與傳統(tǒng)心臟SPECT掃描速度相比，基于自準直成像技術開發(fā)的快速成像心臟SPECT，將掃描掃描速度提高10~100 倍，僅需2秒掃描時間，就能識別出心肌模型中的缺血區(qū)域，且達到0.68%靈敏度和4mm空間分辨率，有望帶來SPECT心臟成像技術的革命性突破。
當今，全球心血管發(fā)病率逐年上升，成為全球首要死因。在心血管診斷方面，放射性核素顯像已被證明可對冠心病進行早期診斷，具有確定臨床應用價值。
目前，單光子發(fā)射計算機斷層成像技術(SPECT)廣泛應用于心肌灌注顯像，被認為是評估冠心病等心血管疾病介入治療的必要性和有效性的金標準。比如，美國心臟病學會將SPECT心肌灌注檢查作為必查項目納入醫(yī)保，其心血管SPECT檢查占SPECT總檢查數(shù)的50％以上。
一般來說，傳統(tǒng)SPECT多采用平行孔準直器進行心臟成像，在180°或360°的軌道上進行數(shù)據(jù)采集。然而，由于受限于平行孔準直的物理特性 ，導致其心肌成像不僅掃描時間長(10~20分鐘)，而且靈敏度(約0.01％)空間分辨率(約10~20 mm)也較低，難以適應臨床對心肌顯像成像的要求。
基于此，2017年，清華大學工程物理系在傳統(tǒng)雙探頭SPECT基礎上，創(chuàng)造性設計了多針孔準直器，取代了平行孔準直器，僅2~5分鐘掃描時間就能獲得高靈敏度(0.038％)、高空間分辨率(6~15mm)的心臟成像，性能媲美D‐SPECT(Spectrum Dynamics )等心臟專用SPECT。
目前，該技術已成功應用于清華大學工程物理系和北京永新聯(lián)合研制的可變角雙探頭SPECT(注冊證：國械注準20173060681)，該設備通過了國家創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批，填補了我國SPECT領域的空白。
2022年，為進一步減少心臟跳動和呼吸運動對心臟成像的影響，清華大學工程物理系跳出傳統(tǒng)機械準直器的束縛，提出自準直(self-collimating)架構，其SPECT采用多層棋盤結構自準直探測器，兼顧準直和探測的雙重功能，通過設計亂序排布的高開孔率金屬板，進一步減少光子混疊(Multiplexing)效應對圖像質(zhì)量的影響，提升成像系統(tǒng)信噪比。
根據(jù)模擬結果，自準直SPECT系統(tǒng)性能出色，不僅2s內(nèi)就能識別出心肌模型中的缺血區(qū)域，而且具有4mm空間分辨率和0.68%靈敏度。該創(chuàng)新研究對大幅度縮短掃描時間、提升圖像質(zhì)量、提升病人通過率和減少輻射劑量具有重要意義。
一句點評
清華大學工程物理系牛逼！期待自準直SPECT落地，有助于進一步推動SPECT在心血管疾病診斷領域的應用。
一點感觸
近年來，一個明顯的感受是，越來越多的頂尖科學家回國執(zhí)教或創(chuàng)業(yè)，本土高科技人才也更愿意在國內(nèi)發(fā)光發(fā)熱。以影像領域為例，僅筆者這一年就認識或知道十幾位清華、中科院等知名院校博士選擇在國內(nèi)工作、創(chuàng)業(yè)、功成。
今天的中國，已占據(jù)全球產(chǎn)業(yè)鏈中端并正在向高端邁進，這為技術人提供了廣闊的用武之地。高科技人才留在國內(nèi)發(fā)展，一方面體現(xiàn)了家國情懷，另一方面也是期望和這個黃金時代彼此成就。。。
