时间分辨率突破200皮秒（创新故事）

本文转自：人民日报

前不久，联影医疗发布了新一代PET—CT（正电子发射计算机断层显像），首次将分子影像设备时间分辨率提升到200皮秒以内。

这一突破，源于7年前的一个大胆设想。

“我们相信，PET—CT的飞行时间精度还能够优化。”在一次定期汇报中，王超和安少辉提出：进一步提升PET—CT性能，突破口就在这里。

王超和安少辉当时是联影医疗分子影像事业部的核心研发人员。那一年，凭借核心器件的数字化创新，联影医疗PET—CT技术进入国际前列。为持续引领行业前沿发展，公司计划预研新一代产品。

同一信号发射的两个光子到达探测器的间隔，便是时间分辨率。用PET—CT诊断，时间分辨率越高，即探测飞行时间越精准，意味着对病灶的识别就越准确，图像的信噪比也越高。因此，时间分辨率被视作衡量PET—CT性能的黄金标准。

时间分辨率按皮秒计算，1皮秒为1万亿分之一秒。2016年，同类产品还处于300—400皮秒量级。专家测算，再往上每提高1皮秒，研发难度将几何级增加。小于200皮秒，这是产品性能跨越的关键指标。

“想做行业引领者，就要冒点风险。”联影医疗管理层非常支持研发人员的设想，“200皮秒这道关口，我们一定要跨过去。”

梳理思路，科研人员找到了主攻方向：研发专用芯片高效处理信号，打造高性能、小型化的探测器。

这类专业芯片的研制，虽然论文上写得很清楚，也有其他精密测量仪器的应用案例，但如何在PET—CT上实现工程化，还没有先例可循。

“研发芯片不是我们的专长，外部支持团队听到这么严苛的指标后，都退避三舍。”王超回忆，“时间不等人，我们只能自己干！”

安少辉告诉记者，影响芯片性能的因素很多，尽管团队精益求精，但第一版的结果与设计指标相比差距很大。

整整3个月，联影医疗分子影像团队联合联影微电子团队一一测试所有参数，分析可能出问题的环节。在此基础上，他们制定了第二版方案。这一次，结果与设计指标越来越接近，但对照时间分辨率突破200皮秒的目标仍有距离……

经过多次改进，科研人员拿出了第三版方案。“尽管仿真显示我们设计的芯片没问题，可最后一版方案送出去时，我心里依旧没有底。”安少辉坦言。

测试结果显示，在自研芯片驱动下，新一代数字化探测器时间分辨率首次突破200皮秒，达到190皮秒量级。

“PET—CT的性能跨越，不是靠某单一性能指标的提升。”王超说，他负责设备研发总体工作，6年多来，除时间分辨率外，联影医疗和生态合作伙伴协同发力，还在空间分辨率、灵敏度和轴向视野等方面取得了一系列突破。

“算法对PET—CT非常重要。”联影医疗分子影像事业部董筠博士说，“高效算清、算准海量数据，背后的难度不亚于硬件上的创新。经过摸索，我们开发了一种新算法。”

新技术应用进入全产品线，需要平台化的支撑。以技术平台化满足用户多样化需求，是科研人员的另一项创新。联影医疗分子影像事业部刘士涛博士说，由于探测器实现了小型模块化设计，科研人员能够像搭积木一样，根据用户的临床和科研需求，动态调整PET—CT的轴向视野。

“高端医疗器械研制，我们要有信心当引领者。”如今，王超成长为联影医疗分子影像事业部总裁，“10多年前我们启动开发PET—CT时，很少人相信能做成；7年前，我们提出时间分辨率突破200皮秒目标时，大家也不看好。现在，我们都做到了。”

“创新永无止境。”已担任联影医疗分子影像事业部副总裁的安少辉，正在思考如何继续提升PET—CT性能，“下一次革新，我们还要努力走在前面。”

《 人民日报 》（ 2023年04月17日 19 版）