日前，国际核医学顶刊《Journal of Nuclear Medicine》在线发布重磅成果：深圳湾实验室彭旗宇团队研制的头戴随动式PET系统，已完成系统性能测试、模体实验和人体研究等多层次验证，在国际上率先实现自由活动状态下的人脑全脑分子显像，为脑科学研究和重大脑疾病诊疗提供了开创性新工具。
JNM论文在线发表页面
这一成果有望打破
高端脑成像设备长期依赖进口
传统模式僵化的被动局面
为我国脑科学与核医学装备自主自强
写下浓墨重彩的一笔
长期以来，高端医学影像设备主要依赖进口。传统大型固定式PET设备价格高昂，单台造价数千万元，部署条件苛刻。患者必须固定卧位扫描，稍一动就影响成像质量。癫痫患者控制不住的抖动、阿尔茨海默病老人不耐久卧、儿童难以配合——大量患者无法顺利完成检查。更关键的是，静态成像抓不到清醒活动时的真实脑功能信号，长期制约脑科学研究。
“冲着人类重大疾病，必须干”
“我回国就是要攻克关键核心技术，解决真问题。”2022年初，深圳湾实验室生物医学工程研究所副所长彭旗宇在美国工作近20年后毅然回国，从零组建团队，立志做出全球领先、老百姓用得起的中国人自己的脑PET。他指出，心脑血管疾病占我国因病死亡原因的45%，阿尔茨海默病、帕金森病、癫痫等重大脑疾病拖垮无数家庭。
这类疾病早期隐蔽，早干预、早治疗是关键。以Aβ、Tau和葡萄糖代谢等分子影像为代表的脑PET技术，能在临床症状出现前发现阿尔茨海默病相关病理或代谢异常，部分研究提示可能早于明显临床症状10至15年。但传统高端脑PET价格高、使用条件苛刻，难以普及。“我们的目标，是把高端设备从奢侈品变成公共卫生工具，让所有人都用得起。”彭旗宇说。
在脑科学与脑机接口领域，现有技术存在明显短板：脑机接口多基于脑电信号解析，对信号源头、空间定位、大脑真实生理状态说不清楚；大脑可塑性变化及长期应用风险不明确；传统静态脑PET无法满足人类真实活动状态的研究需求。彭旗宇团队从零起步攻坚，正是对这一科研导向的生动践行。
从零起步
啃下最核心的“硬骨头”
“探测器是整个系统最核心、最关键的器件，其结构设计、读出电子学、系统集成和关键算法均由团队自主研发。”助理研究员张义彬介绍。团队不照搬国外技术，从材料、结构到电子电路全部从零设计、从头研发，彻底规避知识产权风险。该研究第一作者博士生刘涵坦言，这是她第一次做这么复杂的系统，难度远超预期。她坦言：“脑部仪器接口密、体积小、精度要求高，戴在头上还要稳、运动不能移位。”团队一次次改结构、一遍遍调参数，经过无数次试验，终于啃下这块硬骨头。
团队刚组建时一穷二白，缺人才、缺场地、缺资质、缺经费。大家不等不靠，招聘和培养机械、电子、算法、临床等多学科年轻人，从探测器实验、机械加工到电路焊接、整机测试、算法研发、软件开发，全部自己设计、加工、组装、调试。四年磨一剑，实现从0到1的突破。
全球首创
补上脑机接口关键短板
历经近四年攻关，团队成功研制出首款可在自由活动状态下完成人体全脑PET成像验证的头戴随动式系统。该系统采用环形头戴结构，整机重约6公斤，支持受试者在坐姿、站立、头部自然运动及轻度活动等状态下进行脑PET成像，在全球率先突破了传统固定卧位PET设备对人体姿态和行为状态的限制。
实测数据显示，系统空间分辨率、灵敏度、飞行时间分辨率等核心指标达到国际先进水平，在癫痫患者对照研究中，系统获得了清晰的脑部代谢图像，主要脑区结构显示良好。图像质量在对照研究中，媲美临床主流进口高端PET/CT 设备，打破国产设备精度不足的偏见。
更具里程碑意义的是，这套系统补上了脑机接口领域关键短板。它能在清醒、任务、自然活动状态下直接观测全脑代谢与分子功能，为脑机接口提供精准生理标定和长期安全评估，突破传统脑电信号解析局限，为脑科学研究开辟全新路径。
成果落地
从实验室走向临床一线
技术取得突破后，团队紧扣临床需求，依托本土创新生态快速打通从研发到应用的“最后一公里”。
彭旗宇坦言，项目推进之所以高效顺畅，得益于深圳湾实验室的科研支撑和光明科学城的全链条创新环境。这里集聚了顶尖医学平台与高端人才，从基础研究、技术攻关到临床对接、成果转化无缝衔接，为高端医疗装备研发提供了丰厚沃土。2023年，依托这一独特优势，团队与中山大学附属第七医院共建核分子影像中心。医院提供核素药物、临床场景和伦理流程支持，实验室负责设备研发、技术调试、成像验证和数据分析，形成“研发-测试-临床研究”的完整协同闭环。团队已研发多套先进PET设备，覆盖脑部、心脏、全身、小动物等场景，部分已用于科学和临床研究验证。
助理研究员张义彬介绍，这套国产原创设备成本大幅下降、体积小巧。随着后续工程优化、临床验证和注册转化推进，未来有望显著降低脑PET部署门槛，为基层医疗、社区筛查和全球中低收入地区脑健康服务提供新可能，真正让高端脑成像走进基层、惠及普通百姓。彭旗宇表示，未来3至5年，团队将持续优化系统、扩大临床验证，让中国原创技术惠及全球患者。
“我非常喜欢光明的科创环境。”彭旗宇说，光明科学城开放务实、鼓励做真正有价值的原创研究。七年建设，这里从蓝图变为创新高地，是他扎根奋斗、实现理想的地方。他希望与光明科学城共成长、共建设，当好国家基础研究、原始创新的参与者、贡献者，持续攻克硬核技术，为人类健康事业贡献中国力量。
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