PET技術(shù)及其專(zhuān)利申請(qǐng)狀況分析

李麗琴　黃彬

摘 要：PET是核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的先進(jìn)臨床檢查影像技術(shù)，對(duì)促進(jìn)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(guò)程、物理機(jī)制以及發(fā)展歷史，并對(duì)中國(guó)PET專(zhuān)利申請(qǐng)狀況進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，最后對(duì)PET的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：PET， 正電子， 成像

中圖分類(lèi)號(hào)：N04；R817 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jiǎn)介：李麗琴（1979—），女，湖南人，粒子物理與原子核物理博士學(xué)位，從事專(zhuān)利實(shí)質(zhì)審查工作。通信方式：liliqin@sipo.gov.cn。

一 PET簡(jiǎn)介

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

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

PET的物理機(jī)制：具有正電子發(fā)射放射性同位素標(biāo)記的藥物在參與人體生理和代謝過(guò)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(dāng)正電子的平均動(dòng)能接近人體內(nèi)大量存在的電子時(shí)被電子俘獲，并立即發(fā)生湮滅反應(yīng)，基本上在180度方向上生成兩個(gè)511KeV能量的γ射線光量子。如果在180度方向的對(duì)稱(chēng)位置上放置兩個(gè)具有相同探測(cè)效率的γ射線探測(cè)器，就可能同時(shí)探測(cè)到這個(gè)湮滅事件。這些被探測(cè)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(duì)比度即PET影像。對(duì)系統(tǒng)測(cè)量到的PET影像進(jìn)行分析處理，就能夠獲得對(duì)病人進(jìn)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(shù)始于20世紀(jì)50年代，其發(fā)展大概經(jīng)歷了三個(gè)階段，分為四代產(chǎn)品：正電子掃描機(jī)、正電子γ-照相機(jī)、正電子斷層成像機(jī)以及正電子斷層成像機(jī)與其他設(shè)備的整合，如PET/CT等具有復(fù)合功能的成像設(shè)備。1953年出現(xiàn)了最早的正電子探測(cè)設(shè)備，用于探測(cè)腦瘤中的正電子核素分布。到60年代，利用兩個(gè)相對(duì)的探頭以及多組環(huán)繞排列的探測(cè)器通過(guò)符合原理探測(cè)到正電子湮滅產(chǎn)生的γ射線光量子。而到了70年代，美國(guó)華盛頓大學(xué)利用當(dāng)時(shí)的CT技術(shù)，改進(jìn)多層環(huán)狀探測(cè)器符合探測(cè)方式，并結(jié)合濾波反投射技術(shù)來(lái)解決圖像重建問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上建成了第一臺(tái)用于臨床人體正電子成像的設(shè)備PET II[2]。1977年首臺(tái)全身PET掃描機(jī)正式推出。1985年首次完成了PET掃描機(jī)的程序系統(tǒng)，并使用高等數(shù)學(xué)和物理進(jìn)行多重圖像分解。進(jìn)入90年代中后期，PET已成為臨床醫(yī)學(xué)影像技術(shù)之一，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在腫瘤、神經(jīng)精神疾病以及心血管系統(tǒng)中的應(yīng)用顯示出獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和巨大的潛力。隨著定位要求的提高，PET/CT、PET/MR等具有復(fù)合功能的成像設(shè)備的應(yīng)用[3]相繼誕生。1997年，人們將閃爍晶體置于0.2T開(kāi)放式磁共振成像（MRI）系統(tǒng)中，通過(guò)光纖將其與MRI磁場(chǎng)外的光電倍增管（PMT）連接，進(jìn)行模型的MRPET成像研究。從此，人們開(kāi)始設(shè)計(jì)多樣的MRPET掃描儀。

三 國(guó)內(nèi)PET相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)現(xiàn)狀

本文專(zhuān)利的檢索是基于國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)（CPRS）。筆者采用PET、正電子、發(fā)射、斷層等關(guān)鍵詞，統(tǒng)計(jì)分析的公開(kāi)日期截至2013年12月31日，共獲得相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)274件。

1申請(qǐng)時(shí)間分析

從圖1可看出，2004年之前的國(guó)內(nèi)PET相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量每年都少于10件，而從2005年起專(zhuān)利申請(qǐng)量開(kāi)始平穩(wěn)增長(zhǎng)，2011年則達(dá)到目前為止的最高峰43件。由此可見(jiàn)，隨著科技進(jìn)步，PET技術(shù)日趨成熟，其應(yīng)用更加廣泛，從而又促進(jìn)了PET技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

圖1 專(zhuān)利申請(qǐng)量的逐年變化圖

2申請(qǐng)人國(guó)別分析

從圖2可看出，在274件與PET相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)中，中國(guó)內(nèi)地申請(qǐng)102件，美國(guó)40件，荷蘭和德國(guó)各35件，英國(guó)30件，日本14件。需要指出的是，雖然中國(guó)內(nèi)地在申請(qǐng)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(guān)的核心技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)則主要分布于美國(guó)、荷蘭、德國(guó)、英國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。

圖2 專(zhuān)利申請(qǐng)人國(guó)別示意圖

3主要申請(qǐng)人分析

在274件與PET相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)中，申請(qǐng)量居前三的企業(yè)分別為皇家飛利浦有限公司、西門(mén)子公司和通用電氣公司，各有申請(qǐng)量35、34及31件，并且這些企業(yè)的專(zhuān)利申請(qǐng)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(shù)，由此可看出，這些企業(yè)在PET技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。

四 發(fā)展展望

PET有其自身的獨(dú)特性，它探測(cè)的是活化功能狀態(tài)，提供的是人體疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中早期的生理、生化、病理代謝圖像，因而其對(duì)醫(yī)學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化及醫(yī)學(xué)各學(xué)科技術(shù)的發(fā)展有著重要的促進(jìn)與支持作用。尤其是隨著PET/CT、PET/MR等具有復(fù)合功能的成像設(shè)備的發(fā)展，為腦部及全身的多模態(tài)研究帶來(lái)新的先進(jìn)手段，對(duì)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(dòng)作用，可以預(yù)期PET將成為一種非常有價(jià)值的臨床影像技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 房宗良.PET探測(cè)器設(shè)計(jì)系統(tǒng)[C]//中國(guó)電子學(xué)會(huì)、中國(guó)核學(xué)會(huì)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)分會(huì).第十三屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)器技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）.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(xué)成像及處理技術(shù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社， 2011：12-15.