集合PET和CT两种超能力，PET-CT神奇在何处？
最后更新：2020-03-18 14:01:13 手机定位技术交流文章
众所周知，计算机断层扫描分辨率很高。什么是宠物？正电子成像的全称是正电子成像。它的原理是将能够发射正电子的放射性核素注入体内。正电子断层扫描结合了两种超能力。它在治疗疾病方面有什么魔力？
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以下是上海连赢医疗科技有限公司在邵会的一次演讲的文字记录:
什么是PET-CT
我是一家视频设备制造商，今天我将向您讲述一个关于我们检测机产品研发的故事。
人经常去医院。现在医院里的很多工作都是程序性的。即使你感冒了，在你去医院后有两件事必须做。一个是验血，另一个是电影拍摄，电影拍摄将使用成像设备。
你为什么需要拍一部电影来检查你是否生病了？因为拍摄是在不打开身体的情况下观察内部组织变化的最有效方式。它可以为医生提供辅助信息，帮助他们做出判断。
您可能听到过许多成像设备，如电脑断层扫描和核磁共振成像，但电脑断层扫描听到的可能较少。这是一项对大脑功能成像和人体内部成像有特殊检查效果的技术。
PET-CT概念图
PET-CT工作流程是让患者通过一个CT探测器，然后通过一个PET探测器先后生成两幅图像，然后通过高精度信息融合获得一幅图像，最后为医生提供一些有用的影像诊断信息
基于成像原理，CT可以达到很高的分辨率然而，CT检测仅检测人体内某一组织结构的密度，并通过该密度反映图像上的组织状况。
PET的全称是正电子成像。原理是将能够发射正电子的放射性核素注入体内例如，常用的核素是葡萄糖。进入人体后，由于人体的细胞和组织需要交换能量，它们在交换能量时会吸收糖分。根据细胞的活动，葡萄糖可以分布在人体内部。通过这种方式，PET可以获得全身组织代谢的活性信息
如果某些地方的葡萄糖浓度相对较高，则该地方的细胞活性相对较强同样，如果在某些地方发生功能性退化，这个地方的葡萄糖浓度会相对较低，表明细胞的活性低于正常人。
正电子发射断层扫描仪是一种将正电子发射断层扫描仪和正电子发射断层扫描仪的成像优势结合在一起的设备，可对人体进行一次成像，并能定位和定量反映组织代谢
|自1992年以来，许多人一直在谈论精确的医疗。什么是精确的医疗？事实上，这意味着尽管有些人患有相同的症状，但其发病机制是不同的，医生应该通过对个体进行区别对待来达到最佳的治疗效果。例如，，现在我们经常看到这样的新闻，XXX发现了另一种可以治疗某些癌症的药物。这种药已经通过认证，以后可以购买。但事实上，这种药物只对某些基因突变引起的癌症有效，并不一定适用于所有患有相同疾病的癌症患者。
那么，如何证明这种药是有用的呢？事实上，正电子发射断层扫描是一个非常好的辅助工具。
pet发展历史-新旧对比
PET发明于20世纪60年代，但当时技术落后，检测孔径很小，只能扫描患者头部。随着科技的发展，现在的正电子发射断层扫描仪有很大的孔径，基本上可以扫描病人的全身。
pet发展历史-用于早期检测的新旧
晶体材料之间的对比尺寸非常大，但是现在我们可以实现由毫米级的多个晶体形成的阵列，因此检测分辨率更高。
正电子发射断层扫描技术起初并不像计算机断层扫描那样受欢迎，因为原则上，它的分辨率不可能很高。
但是随着PET-CT的发明和PET探测器技术的进一步改进，当前的图像已经能够反映大脑中最复杂和详细的结构。
u探索者
的诞生与您分享一个数据:美国每年新增癌症患者约160万，中国每年新增癌症患者约420万
，2012年美国每百万人的平均正电子断层扫描约为5，日本为3，中国仅为0.1
刚才提到，目前中国每百万台聚酯切片有0.3台。目前，主要的国际制造商有西门子、飞利浦和通用电气等。
我的公司从2011年开始涉足该领域，并于2013年推出了第一代PET-CT产品，适用于医院的常规身体扫描
我想向你们介绍一种特殊的产品，叫做uEXPLORER，意思是探险家，因为这台机器是世界上第一台，以前从未出现过。
u explorer
这个装置，我们称之为“人体内的哈勃望远镜”它可以实现全身所有组织的三维实时成像它的结构也把电脑断层摄影和宠物放在一起，但宠物的轴向长度达到2米，基本上可以覆盖一个人的整个身体，所以我们也称它为2米宠物。
那么它与传统宠物有什么不同？医院常用的
聚酯相对较短，通常为10-20厘米长，不能覆盖人体的所有部位。然而，注射到患者体内的药物分布在全身，因此为了获得全身的图像，PET需要拍摄每个部位的照片，然后将这些照片拼接在一起形成完整的照片，这相当于PS过程。
的检测效率相对较低，因为当扫描人体部分时不能检测到从其他位置发射的光子
普通设备，一般每100个光子注入病人体内，仪器实际上只检测到一个有用的光子因此，为了获得更高清晰度的图像，医生可以给患者注射更多的药物，从而保证图像质量，达到诊断效果。这些问题也是困扰聚酯工业发展的瓶颈聚酯行业的人们也一直在思考如何解决检测效率的问题。
如何克服这些限制
多年来，他的团队一直在做一些模拟工作例如，在计算机上进行建模，并且获得的仿真数据用于分析覆盖全身设备的重要性。
2004年，日本也试图制造类似的装置，但各种原因导致了这种装置的失败。
Terry和他的合作伙伴自2004年以来一直在申请美国的国家项目，但他们一直未能获得资助，因为该设备的成本和工程难度非常大，需要详细论证。
2015.11美国电气和电子工程师学会年会首次联系，15分钟技术报告2016.01项目组代表首次现场调查
2015美国三大聚酯实验室——劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学戴维斯分校(加利福尼亚大学戴维斯分校)和宾夕法尼亚大学(宾夕法尼亚大学)随后，他们(EXPLORER团队)在全球范围内寻求工程和技术解决方案。
我公司于2013年引进首台国产聚酯切片设备。在2015年，我们升级了我们的技术，并替换了一个没有人用过的设备。在
之前，该设备的开发水平不是很好，但我们一直在努力工作，直到2015年，该设备有了很大的改进，所以同年我们引进了一项新技术PET-CT，当时它的轴向视野和分辨率是世界上第一。
2年11月，015年，当我们参加国际电气和电子工程师协会(IEEE)会议时，我们展示了该产品，并向探险家团队的成员作了15分钟的技术报告。听了
后，他们认为我们的技术方向代表了未来，更容易实现同步全身扫描的要求新一代设备推出后，国内市场的风向也发生了迅速变化。采用上一代技术的设备已经基本上失去了销量。每个人都把他们的兴趣转向了这种基于新探测器的正电子断层扫描仪。
在听了我们三个月的技术报告后，EXPLORER团队派代表到中国实地考察我们。当时，我也参加了检查会议。我们不同组件的领导向他们解释了他们的核心技术，包括我制作的探测器、电子学、重建算法、软件工作流程、外观和流程设计等。
所有这些都显示了我们的实力，给他们留下了深刻的印象，因此经过评估，他们最终选择我们作为行业中唯一的合作伙伴。
设备的长度似乎有所增长。为什么这么多年都做不出来？困难是什么？
设备的加长意味着探测器的数量大大增加，晶体阵列的一致性必须保证远远高于原来的水平。应该更好地完成加工精度和表面处理细节。
2米长轴向视野/超高灵敏度/全身动态采集
其次，机器变长，扫描范围增大药物进入人体后释放的光子是随机的，入射角度也很不一样，所以产生的数据量特别大，前端要经过非常严格的筛选才能将有用的数据取下来，所以海量数据的处理也很困难。
同样，正电子发射断层扫描可以诊断分子水平功能的细节，因为它可以定量检查细胞的活性
，例如，癌细胞不能被普通成像设备判断为是活性的，但是正电子发射断层扫描可以定量分析癌细胞的活性
是一个两米长的设备，其轴向很长，难以确保整个检测器环中所有位置点的成像精度和一致性。
关于海量数据处理的难度，我将给出一个简单的例子我们公司的2015年聚酯纤维轴向检测长度为30厘米。现在宠物长2米，相当于6-8只宠物加在一起的长度。理论上，检测效率将提高8倍。
但实际上，由于机器是相互连接的，不同的部件可以接收数据，所以整机的检测效率是普通聚酯的40倍
这是什么概念？目前，普通PET扫描需要10-20分钟，40倍的效率意味着uEXPLORER可以在15秒内生成满足基本临床诊断要求的全身三维地图，这是一个巨大的突破。
此外，uEXPLORER有很多探测器，使用560，000个晶体，而普通的PET只有30，000个晶体。这两个数字不一样。当用正电子发射断层扫描检测到
时，它检测到光子响应线，该线一次发射一对背对背的光子。我们需要找出他们的踪迹。这台机器上的响应线是910亿，这是910亿的可能。每次
收集数据时，除了判断数据是否有效外，还必须将其放入910亿数组中进行计算，因此处理数据非常困难。
由于数据量巨大，数据带宽为300克，相当于一分钟，以确保可以存储2.4 T的有用数据，这还不包括前端电子设备移除的无用数据，因此总数据约为2.4T的10倍！这些都是我们需要解决的问题。
2年5月017日，当地样机经检查验收合格
在制作2米长的宠物前，我们首先制作了一台50厘米长的当地样机，并将其放入加州大学戴维斯分校的一所兽医学院
当时，为了进行技术比较，Upenn团队还通过定制制作了一个70厘米长的设备。我们比较了我们获得的图像。显然，我们设备的分辨率和灵敏度要高得多，所以EXPLORER团队最终选择了我们的技术。
2年1月018日，原型Mini EXPLORER安装在加州大学戴维斯分校
图像来源:美国戴维斯兽医学校
第一个图像是我们安装的图像，第二个图像图像专家说他们以前从未见过如此高清晰度的腹部扫描。
看，图像显示狗腹部最低处有两个亮点，这两个亮点表明相应部位有一定的炎症。
2年5月018日，uEXPLORER的硬件完成，上海庆祝会
世界上第一台全景动态扫描的PET-CT uEXPLORER光圈
正在制作样机，而团队2018年5月，整机硬件首次集成。这些是当时的一些照片。黑色是我们整个机器的所有探测器。这些模块都是在UIH内部处理的，看起来很完美。
uEXPLORER的成功意味着我们已经进入了一个无人之地。在此之前，每个人都会发表一些关于PET-CT如何分析图像、处理数据和校正的文章...
但是这些对于uEXPLORER来说都已经改变了，因为uEXPLORER所反映的数据和物理现象与以前的定律完全不同，这也要求我们做很多实验来找到适合我们的校正算法，修改原来的分辨率处理方法等等
这张照片是我们自己制作的一个幻像，以确保可以在两米范围内扫描幻像。这个模型可以注射药物来模拟扫描以验证系统状态。
EXPLORER团队成员非常激动，说他们将用自己的双手来移动它，特别是对于80多岁的特里来说，看到我们机器的成功开发，他说他的梦想终于实现了。
研发团队
我们的研发团队成员实际上非常年轻，相对缺乏经验，但我们工作相对努力，工作勤奋，学习能力强。每个人都想尽最大努力开发这种设备。《
》是《科学》杂志的一个子杂志，它讲述的是全身两米的故事整个项目极具挑战性即使基于最初的技术，仍然需要三年才能完成。
人体内药物分布的3D图像
世界上第一个人体的3D实时全景图像
请看这个图像，它是世界上第一个通过扫描人体实时获得的人体内药物分布的3D图像
药物从患者手臂注射，然后逐渐进入心脏、血管、大脑和其他部位。我们可以描绘身体的任何部位，并检查药物在其中的分布
低于3毫米的独特分辨率
通过此图查看药物注射后半小时和一小时之间的差异例如，半小时后，药物仍在人体的血管中，但一小时后，它已经进入一些关键组织。
新的正电子发射断层扫描也可用于医院工作流程的参考病人太多，医院可能等不了那么久，所以有些病人在注射药物后30到40分钟开始接受扫描。如果
扫得太早，现有设备无法看到药物在人体内的真实分布，但我们制作的正电子发射断层扫描仪可以看到非常小的脊髓和大腿骨内的大脑，这是常规正电子发射断层扫描仪无法达到的，也是科研人员进行脑功能研究的好工具。
人体图像发布@ 2018 IEEE MIC & ampRSNA
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2年11月018日，我们的团队参加了世界上最大的核医学设备展览会。在那个展览中，我们展示了世界上第一个三维人体全景和一个刚才提到的原型。
展览会持续了三天，挤满了人。许多竞争对手和供应商前来参观设备。他们一个接一个地评论说，现在uEXPLORER的清晰度基本上可以杀死所有类似的商业设备。
2-018
“Physics world”
9年12月25日,《物理世界》杂志将我们的研究评为年度十大科学突破
探索者宠物和传统宠物之间的比较
刚才说，uEXPLORER不是一个简单的硬件设备，将来我们还有很多工作要做2019年3月，我们将把它运送到美国，并与美国研究人员合作开发一些应用程序。我们可以看到，这个图像的清晰度比传统的聚酯高得多除了
，我们还需要开发一些新药。除了现在常用的葡萄糖，我们还想用其他药物做一些实验。
例如，有些药物在人体内可以持续两个星期，因为这台机器的灵敏度比较高，所以只需要给病人注射小剂量的药物，病人可以在两周内边检查边服用，这样更有利于我们观察药物对他的疾病没有影响。
正是因为清晰度大大提高，患者只需很少的注射就可以开始扫描，所以患者全身扫描所受的辐射剂量大大降低，仅相当于患者从上海到美国的单程飞行所受的空气辐射剂量，基本上普通人可以随时进行检查。
未来uEXPLORER
的新应用尽管我们正在制造一种工程设备，但我们仍希望将我们的技术转化为一种有意义的工具，这不仅有助于科学研究，而且有利于公众。谢谢大家
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