李麗琴　黃彬

摘 要：PET是核醫(yī)學領域的先進臨床檢查影像技術，對促進神經(jīng)、心血管、腫瘤等方面的研究及臨床診斷具有重要意義。文章介紹了PET成像過程、物理機制以及發(fā)展歷史，并對中國PET專利申請狀況進行了簡單分析，最后對PET的未來發(fā)展進行了展望。

關鍵詞：PET， 正電子， 成像

中圖分類號：N04；R817 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8578（2014）S1-0174-03

PET and Patent Application of PET

LI Liqin HUANG Bin

Abstract：PET is a advanced clinical examination imaging technology in the field of nuclear medicine， and is substantial to the scientific and clinical researches of nervous system， cardiovascular system and tumor， etc. This paper describes the imaging process， the physical mechanism and the history of PET， and also analyzes the current status of the patent applications for PET in China. The future development of PET is prospected at the end.

Keywords：PET， positron ， imaging

收稿日期：2014-06-15

作者簡介：李麗琴（1979—），女，湖南人，粒子物理與原子核物理博士學位，從事專利實質審查工作。通信方式：liliqin@sipo.gov.cn。

一 PET簡介

PET（positron emission tomography）是正電子成像術的英文縮寫[1]，是目前核醫(yī)學領域比較先進的臨床檢查影像技術。PET的成像過程主要包括：把具有正電子發(fā)射的放射性同位素標記的藥物（如葡萄糖、蛋白質、核酸等）注入人體，測量參與人體生理代謝過程的藥物分布，并對其進行科學處理和分析，從而對生理和病理過程做出解釋。由于藥物參與了人體的生理和病理過程，可以通過這些藥物在人體內(nèi)的動態(tài)分布來反映人的生理代謝或者病理情況。

PET的核心技術包括具有特異性的PET藥物、測量湮滅反應產(chǎn)生的511KeV的γ射線符合測量裝置、準確反映事件發(fā)生在人體內(nèi)準確位置的定位系統(tǒng)、進行圖像重建和顯示的圖像處理系統(tǒng)以及對病理進行解釋的臨床數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)等。

PET的物理機制：具有正電子發(fā)射放射性同位素標記的藥物在參與人體生理和代謝過程中發(fā)射具有特定半衰期和能量的正電子，這些正電子一旦發(fā)射就能被人體組織慢化，當正電子的平均動能接近人體內(nèi)大量存在的電子時被電子俘獲，并立即發(fā)生湮滅反應，基本上在180度方向上生成兩個511KeV能量的γ射線光量子。如果在180度方向的對稱位置上放置兩個具有相同探測效率的γ射線探測器，就可能同時探測到這個湮滅事件。這些被探測的事件的累積形成放射性藥物在人體內(nèi)的濃度分布數(shù)據(jù)，濃度分布數(shù)據(jù)形成的對比度即PET影像。對系統(tǒng)測量到的PET影像進行分析處理，就能夠獲得對病人進行診斷的定量或半定量的數(shù)據(jù)。

二 PET的發(fā)展歷史

PET技術始于20世紀50年代，其發(fā)展大概經(jīng)歷了三個階段，分為四代產(chǎn)品：正電子掃描機、正電子γ-照相機、正電子斷層成像機以及正電子斷層成像機與其他設備的整合，如PET/CT等具有復合功能的成像設備。1953年出現(xiàn)了最早的正電子探測設備，用于探測腦瘤中的正電子核素分布。到60年代，利用兩個相對的探頭以及多組環(huán)繞排列的探測器通過符合原理探測到正電子湮滅產(chǎn)生的γ射線光量子。而到了70年代，美國華盛頓大學利用當時的CT技術，改進多層環(huán)狀探測器符合探測方式，并結合濾波反投射技術來解決圖像重建問題，在此基礎上建成了第一臺用于臨床人體正電子成像的設備PET II[2]。1977年首臺全身PET掃描機正式推出。1985年首次完成了PET掃描機的程序系統(tǒng)，并使用高等數(shù)學和物理進行多重圖像分解。進入90年代中后期，PET已成為臨床醫(yī)學影像技術之一，其應用范圍不斷擴大，在腫瘤、神經(jīng)精神疾病以及心血管系統(tǒng)中的應用顯示出獨特的優(yōu)點和巨大的潛力。隨著定位要求的提高，PET/CT、PET/MR等具有復合功能的成像設備的應用[3]相繼誕生。1997年，人們將閃爍晶體置于0.2T開放式磁共振成像（MRI）系統(tǒng)中，通過光纖將其與MRI磁場外的光電倍增管（PMT）連接，進行模型的MRPET成像研究。從此，人們開始設計多樣的MRPET掃描儀。

三 國內(nèi)PET相關專利申請現(xiàn)狀

本文專利的檢索是基于國家知識產(chǎn)權局的中國專利文獻檢索系統(tǒng)（CPRS）。筆者采用PET、正電子、發(fā)射、斷層等關鍵詞，統(tǒng)計分析的公開日期截至2013年12月31日，共獲得相關專利申請274件。

1申請時間分析

從圖1可看出，2004年之前的國內(nèi)PET相關專利申請量每年都少于10件，而從2005年起專利申請量開始平穩(wěn)增長，2011年則達到目前為止的最高峰43件。由此可見，隨著科技進步，PET技術日趨成熟，其應用更加廣泛，從而又促進了PET技術的進一步發(fā)展。

圖1 專利申請量的逐年變化圖

2申請人國別分析

從圖2可看出，在274件與PET相關的專利申請中，中國內(nèi)地申請102件，美國40件，荷蘭和德國各35件，英國30件，日本14件。需要指出的是，雖然中國內(nèi)地在申請量上居多，但大多數(shù)僅涉及用于PET的顯像劑的合成，而PET裝置、圖像處理方法等相關的核心技術專利申請則主要分布于美國、荷蘭、德國、英國、日本等發(fā)達國家。

圖2 專利申請人國別示意圖

3主要申請人分析

在274件與PET相關的專利申請中，申請量居前三的企業(yè)分別為皇家飛利浦有限公司、西門子公司和通用電氣公司，各有申請量35、34及31件，并且這些企業(yè)的專利申請主要涉及PET裝置、PET圖像處理方法以及PET/MR組合式成像系統(tǒng)等核心技術，由此可看出，這些企業(yè)在PET技術領域處于世界領先地位。

四 發(fā)展展望

PET有其自身的獨特性，它探測的是活化功能狀態(tài)，提供的是人體疾病發(fā)生發(fā)展過程中早期的生理、生化、病理代謝圖像，因而其對醫(yī)學技術現(xiàn)代化及醫(yī)學各學科技術的發(fā)展有著重要的促進與支持作用。尤其是隨著PET/CT、PET/MR等具有復合功能的成像設備的發(fā)展，為腦部及全身的多模態(tài)研究帶來新的先進手段，對臨床多種疾病，如神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腫瘤、心血管疾病等的診斷和治療起到革命性的推動作用，可以預期PET將成為一種非常有價值的臨床影像技術。

參考文獻

[1] 房宗良.PET探測器設計系統(tǒng)[C]//中國電子學會、中國核學會核電子學與核探測技術分會.第十三屆全國核電子學與核探測器技術學術年會論文集（上冊）.2006：244-247.

[2] Dhermain F， Ducreux D， Bidault F， et al. Use of the functional imaging modalities in radiation therapy treatment planning in patients with glioblastoma[J]. Bulletin du Cancer， 2005， 92（4）： 333-342.

[3] 章新友.醫(yī)學成像及處理技術[M].北京：中國鐵道出版社， 2011：12-15.