医学影像“航母”能否破解肿瘤难题

为了突破西方的垄断壁垒，华中科技大学于今年4月启动多模态、跨尺度生物医学成像设施大楼建设。该设施四大核心装置之一的变结构全数字PET超级母机一旦建成，将成为一艘医学影像“航母”，成就PET领域的技术革命，从而使PET在未来成为像CT一样普及的诊疗手段。

到时，PET有望成为老百姓看得起、治得易、医得好的普及化医疗器械，切实改善看病难、看病贵的现状。对此，《中国科学报》记者专访了超级全数字PET项目的发起人——华中科技大学生命学院教授谢庆国。

“最佳人选”

《中国科学报》：PET作为一种医学影像手段，究竟有什么过人之处？

谢庆国：PET虽然与CT、磁共振并称为 “医学影像三大件”，但其是继超声、CT和核磁共振之后当今最先进医学影像技术。因为任何疾病过程首先是从细胞分子发生变化，之后才会发生诸如形状、密度等结构变化。CT看的就是结构信息变化，PET则能看到细胞的生化反应。所以在癌症、老年痴呆症、帕金森综合征等疑难杂症早期检测领域，PET都可以说是“最佳人选”。

由于涉及核物理、电子、材料、机械、医疗等诸多学科，PET的技术门槛极高，该设备的研发和产业能力，代表着一个国家医疗装备产业发展的最高水平。因此，目前全球仅GE、西门子、飞利浦3家跨国公司能独立研制生产，中国的PET市场几乎全部被西方垄断。

《中国科学报》：您的团队研究的全数字PET有何优势？

谢庆国：实际上，跟CT、磁共振同样诞生于上世纪70年代的PET设备，其使用远不及前者普及。由于超高速闪烁脉冲信号难以实现数字化采样，PET一直采用模数混合的信号获取电路，存在“测不准、使用难、应用窄”等短板，应用潜力难以充分发挥。

针对这一世界级难题，我于2003年提出了“数字PET”概念，并首创“多电压阈值采样（MVT）”方法，从源头上解决了超高速闪烁脉冲数字化的难题。近年来，华中科技大学研究团队克服科学研究成果应用转化的一系列难关，生产出可用于临床的PET。首台人体临床“全数字PET”借助全数字采样和信号处理，空间分辨率达到2.1毫米，而目前临床最好的PET分辨率只有4.5毫米。这台设备的问世标志着我国在高端医疗仪器领域的自主研发取得突破，有助于打破当前高端医疗仪器市场被进口产品垄断的局面。

大科学装置获突破

《中国科学报》：超级全数字PET相比传统PET，实现了哪些升级或突破？建成后将产生什么影响？

谢庆国：超级全数字PET已经不单单是一种医疗器械，更是一种大科学装置，不仅在高端医疗技术领域具有引领作用，还具有支撑基础科学前沿研究的平台作用。

超级全数字PET将彻底突破人类医学影像的观察极限，堪比一群哈勃望远镜组成的“天网”。它拥有2.0米的超长轴向长度，可以集成CT、MRI等多模探测结构。这台医学影像“航母”不仅能够同时、全局观察生物体的动态过程，还具有几十倍于传统PET的极高灵敏度，能突破人类观测到癌细胞的浓聚极限，理解癌症发生发展的过程。同时，它还可以实现精准定量，有望对当前新药研发模式带来变革性影响。

就像打车软件的出现改变了打车难的现状，超级全数字PET将掀起PET领域的技术革命，不仅成为普及的诊疗手段，也将打破西方垄断，使PET不再成为看病难、看病贵的医疗器械。

风潮之下现不足

《中国科学报》：为什么超级PET会成为风潮？

谢庆国：20世纪中叶以来，科学技术发展中出现了一个新的态势，即许多科学领域的发展、研究前沿的突破，都离不开大科学装置。相关大科学装置的发展状态决定了国家在众多领域的前沿研究取得突破的能力，从而决定其国际竞争力。

21世纪是生命科学的世纪，发达国家纷纷布局精准医学，谁掌握了精准医学的发展前沿，谁就掌握了未来社会的健康、科技、经济发展的制高点。而实现精准医疗首要就是精准检测，精准检测的实现首要靠影像医学检测和基因检测。作为当前最尖端的分子影像技术——PET正是实现精准医学的重要手段。因此，全球刮起了一股超级PET建设风潮。

今年初，美国启动了超级PET项目——“探险家”和“探险家2”。芬兰国家PET中心也启动欧洲超级PET项目。在国内，华中科技大学公布了全数字PET超级母机的建设计划；上海联影公司参与了“探险家”项目；北京大学也将建设类似装备。

其实，无论是技术方案还是建设构想，中国本有“领跑”优势。我在2007年就提出了超级PET概念，2013年正式提交项目申报书并参加了答辩，然而，这个提法并没有获得认可。

《中国科学报》：中国的超级PET建设还有哪些不足？

谢庆国：尽管超级数字PET拥有巨大的技术领跑优势，对于这样的大科学装置来说，对包括加速器等在内的相关配套设施要求更高，其中涉及巨大的建设规模和资金投入。而相比发达国家，我们除了技术上的领跑优势，还存在诸多不足。如果不能切实支持变结构全数字PET超级母机尽快坐实坐大坐强，我们有可能从技术的领先“先驱”变为“先烈”，国家将失去一次基础科学前沿研究的重大突破、高端医疗产业跨域式发展的绝佳机会。

DNA之父詹姆斯·沃森曾说，中国已成为全球第二大经济体，完全有能力在美国和欧洲之后，打造一个世界一流的生命科技创新中心。超级全数字PET如果建成，将推动中国打造出精准医学重镇，为中国打造世界一流生命科技创新中心作出贡献。