联影“时空一体”超清TOF PET/MR：突破精准与速度的医疗影像新标杆

一体化设计实现时间与空间同步，推动临床与科研双重突破

作者 / 联影研究院资深科学家 曹拓宇

PET作为功能影像技术，可无创获取三维代谢、受体及生理功能图像，而MR、CT等则擅长结构成像。多模态融合结合高灵敏度功能图像与高分辨率解剖图像，实现跨解剖、生理、代谢与分子层面的信息整合，显著提升诊断与定量研究的准确性。

与PET/CT的顺序扫描不同，一体化PET/MR实现PET与MR等中心同步采集，大幅降低图像配准误差。同时，实时MR数据可用于PET运动校正，提升成像精度。

MR在软组织对比上的优势与PET在分子显像上的能力互补，使PET/MR成为影像设备的集大成者。其多参数、多对比特性不仅加速转化医学研究，更成为精准医学时代影像组学的核心工具，兼具临床诊断与科研平台双重价值。

早在上世纪80年代，学界已尝试将PET与MR图像融合，90年代探索同机集成，2000年后分体式PET/MR进入市场。但此类设备因无法实现时空同步，存在空间匹配偏差、时间相关性缺失、扫描周期长等问题。一体化PET/MR通过将PET探测器嵌入MR孔径内，实现同部位同步扫描，彻底解决上述瓶颈，成为当前主流。

一体化PET/MR在动态显像与运动器官成像中潜力突出。例如脑部检查中，MR功能序列捕捉血流变化，同步PET提供氧代谢信息，二者互补增强诊断能力。由于PET连续采集、MR需执行多种序列，时间同步精度至关重要。

传统一体化PET/MR采用基于图像起止时间的软件同步，精度为秒级，满足多数临床需求。联影“时空一体”超清TOF PET/MR在此基础上升级，推出uPMR 790，从“精准”与“快速”出发，兼顾临床与科研需求。

uPMR 790采用一体化探测器设计，确保PET与MR图像空间等中心，提升图像融合、衰减校正与运动校正的匹配度。更重要的是，其通过硬件平台时钟同步（Clock Synchronization），实现MR与PET系统时钟实时联动，并将MR时序信息嵌入PET原始数据，使射频、梯度波形等瞬态信号均可与PET事件精确对应，达成“时空一体”。

该架构支持生理门控信息实时用于MR前瞻性采集与PET回顾性重建。传统PET门控依赖呼吸或心电信号划分期相，导致每期数据量少、图像噪声高。而“时空一体”系统利用实时MR解剖位置，在list mode下对PET原始数据进行动态位置校正，显著提升门控图像信噪比，为器官动态与药物代谢研究提供强有力工具。

PET/MR并非简单将PET/CT的探测器与MR拼接，而是需系统性平衡性能指标。联影uPMR 790遵循“木桶原理”，围绕“精准”与“快速”优化整体设计。

“精准”方面，PET空间分辨率长期受限于正电子物理特性、晶体尺寸、探测器结构及统计噪声。常规临床PET分辨率为4–5mm。PET/MR因MR扫描慢、PET采集时间长，且系统灵敏度更高，统计噪声更低，具备支持更高分辨率的基础。但小孔径带来的视差效应（parallax error）也影响分辨率一致性。

联影采用专利精细晶体切割技术，晶体截面达2.76×2.76mm，系统集成近八万个晶体通道，为传统系统的3–4倍。结合内置数字光导技术，高效读取大规模晶体阵列。通过仿真与实验优化，实现灵敏度与分辨率的最佳平衡。同时搭载SiPM平台与TOF技术，提升定量准确性与稳定性。

“快速”是另一关键需求。典型PET/MR全身扫描耗时40–60分钟，患者耐受性差，医院流程压力大。加速路径包括减少床位数和缩短单床位时间。

传统PET轴向视野15–25cm，MR为35–40cm，集成后视野不匹配造成资源浪费。联影PET/MR配备业界最长32cm轴向视野探测器，全身扫描减少约25%床位，显著缩短时间。

同时，深度融合uCS光梭成像技术，融合半傅里叶、并行采集与压缩感知算法，实现MR静态扫描6倍加速，使3D MR以2D时间完成，更好匹配PET采集节奏。最终，uPMR 790可在20分钟内完成高清PET与多对比MR成像。

uPMR 790以临床痛点为导向，在精准与速度上突破传统极限，为科研提供坚实软硬件基础。

目前，联影“时空一体”超清TOF PET/MR已获国家药监局认证及美国FDA 510(k)批准，并落地复旦大学附属中山医院等多家顶级医疗机构，服务超3000名患者。

uPMR 790搭载uSync科研平台，依托数字光导探测器与3.0T磁体，实现1mm级空间融合与等视野匹配。时间同步精度从分钟级提升至0.1ms，实现亚毫秒级数据级同步，支持MR脉冲序列与生理信号实时嵌入PET原始数据。

uSync已在多个领域取得初步成果：

动态研究
PET/MR亚毫秒级同步使双示踪剂同步动态研究成为可能。

运动校正
大幅提升校正精度，精准捕捉生理代谢变化。

神经研究

PET/MR联合脑图谱分析，实现左右脑精准分区。

影像组学
支持肿瘤多模态、多参数影像组学分析。

动物科研

业界最高空间分辨率配合专用协议与组件，满足多样化动物实验需求。

uPMR 790凭借卓越硬件性能与强大软件功能，将成为拓展PET/MR科研边界的关键工具。本土化研发与开放定制化支持，有望助力中国临床科研开拓更多“无人之境”。