深圳湾实验室彭旗宇研究员团队（AMIL-SZBL团队）成功研发了一款头戴随动式脑PET系统SmartBrain，可服务阿尔茨海默病、癫痫、帕金森病等重大脑疾病的诊断评估、机制研究和疗效监测，并为脑机接口、神经调控等前沿脑科学研究提供国产尖端分子影像装备支撑。

2026年4月30日，深圳湾实验室生物医学工程研究所彭旗宇团队（AMIL-SZBL团队），在国际核医学期刊Journal of Nuclear Medicine（JNM） 在线发表头戴随动式脑PET系统性能评估研究（10.2967/jnumed.125.271350，第一作者刘涵）。该研究系统评价了团队自主研发的新型头戴随动式脑PET系统（英文名SmartBrain）的物理性能与人脑成像能力，展示了原创脑PET技术从传统固定卧位扫描走向清醒、自然、动态脑功能成像的新可能。

研究团队围绕系统设计、物理性能测试、仿体成像、动物实验和人体脑成像验证，对该头戴随动式脑PET系统进行了系统评价，其空间分辨率与成像质量可媲美传统临床高端PET扫描仪。

该技术可为阿尔茨海默病等认知障碍、癫痫、帕金森病、精神神经疾病等重大脑疾病的诊断评估、机制研究和疗效监测，儿童等难以长时间安静配合扫描的人群，以及脑机接口、神经调控和多模态脑科学研究提供国产尖端分子影像装备支撑。

破解脑PET“不能动”的难题：重塑脑PET成像方式

正电子发射断层成像（PET）能够直接反映人体活体代谢和分子功能，是神经核医学、脑科学研究和脑疾病诊断评估中的重要工具。长期以来，脑PET检查通常要求受试者在大型设备中保持固定卧位或坐位，并尽可能避免头部运动。

这一传统成像模式在临床诊断中已经十分成熟，但也带来一个长期存在的难题：并不是所有人都能在扫描过程中长时间保持安静不动。对于儿童、老年认知障碍患者、帕金森病患者、癫痫患者、精神神经疾病患者，以及震颤、焦虑或其他难以长时间配合扫描的人群，传统脑PET检查更容易受到头动影响，严重时可能导致图像质量下降，甚至影响检查完成率。

与此同时，人脑的许多重要功能活动并不发生在“静静躺着”的状态下。交流互动、任务执行、感知刺激、运动准备、行为反应、神经调控和脑机接口等过程，都更接近清醒、自然和动态状态。传统固定式脑PET在这些场景下开展研究存在明显限制。

头戴随动式脑PET正是针对这一痛点提出的新型技术路线。其核心思路不是单纯要求受试者“完全不动”，而是让成像系统围绕头部构建探测视野，并尽可能跟随头部运动，使探测器与脑部之间保持相对稳定的位置关系。这代表着脑PET成像从“人适应设备”向“设备适应人”的一次重大突破。

本研究中的头戴随动式脑PET系统采用环形头戴式结构，围绕人脑构建成像视野。系统包含192个探测器模块，采用高性能闪烁晶体与硅光电倍增管相结合的探测方案，整机重量约6公斤，并设计了背包式和悬吊式两种机械支撑方式，可支持坐位扫描及行走状态下的数据采集探索。

与传统大型固定式PET设备相比，头戴随动式脑PET更加轻量、紧凑，也更贴近脑专用成像场景。它的设计目标并不是取代所有传统PET设备，而是为特定脑成像需求提供一种具有突破意义的国产尖端分子影像装备。在临床场景中，该技术有望为难以长时间保持安静的患者提供更加友好的脑成像方式；在脑科学研究中，它有望支持清醒坐位、任务执行、交流互动以及接近自然行为状态下的脑代谢观察，为研究真实状态下的人脑功能活动提供新的技术基础。

坐位扫描、背包式支撑及自然坐姿使用场景。

图片来源：Journal of Nuclear Medicine/ Liu et al.

从仿体到人体：系统性能获得充分验证

在本研究中，研究团队参照 NEMA NU 2-2018 标准，对头戴随动式脑PET系统进行了系统物理性能评价。结果显示，该系统中心视野空间分辨率为 2.29毫米，灵敏度为 720.2 cps/MBq，峰值噪声等效计数率为 4.67 kcps，散射分数为 29.5%，飞行时间（TOF）分辨率为 234 ps，能量分辨率为 10.8%。

在图像质量验证方面，研究团队采用定制Hoffman脑仿体和多层Derenzo仿体开展实验。结果显示，该系统能够清晰显示Hoffman脑仿体中的主要脑结构，并可分辨小至 1.7毫米 的热杆结构，体现出优秀的高分辨率脑成像能力。

系统灵敏度、时间分辨率、空间分辨率及Hoffman脑仿体成像等性能测试结果。

图片来源：Journal of Nuclear Medicine/ Liu et al.

研究团队还开展了癫痫患者的¹⁸F-FDG脑成像验证，并与GE医疗Discovery MI PET/CT扫描仪进行了对照实验。重建的大脑皮层摄取模式清晰、灰质分布边界分明，脑回解剖结构完整，成像效果可与Discovery MI系统媲美，且穿戴舒适度与临床可行性表现良好。

这些结果表明，头戴随动式脑PET不仅在设备形态上具有创新性，也具备开展脑专用PET成像临床和脑科学研究所需的基础性能。它使脑分子功能成像从固定检查室走向更开放、更自然、更贴近真实脑活动状态的应用场景成为可能。

头戴随动式脑PET系统获取的癫痫患者的¹⁸F-FDG脑成像。

图片来源：Journal of Nuclear Medicine/ Liu et al.

面向重大脑疾病和公共健康：打造国产尖端分子影像装备

脑疾病已成为影响人民生命健康和生活质量的重要挑战。阿尔茨海默病等认知障碍、癫痫、帕金森病、精神神经疾病等重大脑疾病，往往涉及复杂的脑代谢、神经活动和功能网络变化，对早期诊断、精准评估、机制研究和疗效监测提出了更高要求。

PET作为重要的分子影像技术，能够从代谢和分子功能层面观察活体大脑，是理解脑疾病机制和开展精准诊疗的重要工具。但长期以来，高端脑PET设备通常体积大、成本高、部署空间要求高，主要集中在大型医院和高水平研究平台。对于更广泛的临床机构、基层医疗场景以及公共健康服务体系而言，高质量脑分子影像技术的可及性仍有待提升。

头戴随动式脑PET以更加轻量化、紧凑化和场景化的系统设计，为高端分子脑影像从少数大型中心可及的高门槛技术，逐步走向更广泛临床机构和公共健康场景提供了新的想象空间。未来，随着系统性能、定量校正、临床验证和应用模式进一步完善，该技术有望推动高端脑分子影像从“高门槛专用设备”向更加可及的公共健康工具转变，为重大脑疾病早筛早诊、长期随访、疗效评估和社区化精准诊断提供国产尖端分子影像装备支撑。

因此，该系统不仅是一项前沿科研成果，也具备重要的民生健康价值。它有望让更多患者、更多临床场景和更多脑科学研究问题，能够以更灵活、更友好、更贴近真实状态的方式获得脑代谢和分子功能信息。

打开自然状态脑科学研究新窗口

头戴随动式脑PET的意义，不仅在于设备形态的变化，更在于它有望把脑PET带入更多过去难以开展的应用场景。

在临床应用方面，该技术有望服务于阿尔茨海默病等认知障碍、癫痫、帕金森病、精神神经疾病等患者群体，尤其是对难以长时间保持安静配合扫描的患者，可能提供更加友好的脑成像方式。对于一些症状具有波动性、状态依赖性或运动影响明显的脑疾病，头戴随动式脑PET也有望为疾病机制研究、诊断评估和疗效监测提供新的观察窗口。

在脑科学和前沿交叉研究方面，头戴随动式脑PET可与脑电、行为学记录、眼动、运动捕捉和生理信号监测等技术结合，在同一状态下同步获取脑代谢、电生理、行为和生理信息，帮助研究人员更好地理解脑电活动、脑代谢变化、行为输出和干预效果之间的关系。

团队介绍

深圳湾实验室先进分子影像实验室（Advanced Molecular Imaging Laboratory, AMIL-SZBL）隶属于深圳湾实验室生物医学工程研究所，是彭旗宇研究员建立的一个面向前沿分子影像技术和重大疾病精准诊疗需求建设的交叉创新团队。在彭旗宇研究员带领下，AMIL-SZBL团队致力于构建集“核素诊疗药物、核医学设备、分子影像大数据与人工智能、科学与临床应用、产业转化”于一体的创新体系，推动先进医学核技术及其在科学研究和临床诊疗中的应用发展，为脑疾病、肿瘤、心血管疾病等重大疾病的机制研究、早期诊断和疗效评估提供技术支撑。

头戴随动式脑PET系统的研发和JNM论文发表，体现了深圳湾实验室AMIL-SZBL团队在脑专用PET、轻量化PET、随动式成像和脑机接口等脑科学前沿研究领域的持续探索。除头戴随动式脑PET外，AMIL-SZBL团队还在全人体PET、心脑专用PET、小动物多模态成像等方向形成持续布局。团队还推动建设“深圳湾-中大七院分子影像中心”，探索医学核技术研发与临床应用深度融合的新模式。

AMIL-SZBL 团队研发的部分PET设备模型照片。

图片来源：深圳湾实验室彭旗宇团队网页

AMIL-SZBL团队的研究得到国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目、国家重点研发计划基础科研条件与重大科学仪器设备研发重点专项、国家重点研发计划工程科学与综合交叉重点专项等支持。在彭旗宇研究员带领下，团队围绕探测器、电子学、机械结构、数据采集、图像重建、系统评价和临床验证等关键环节持续攻关。

未来，AMIL-SZBL团队将继续围绕头戴随动式脑PET系统性能优化、定量成像、运动校正、多模态同步采集和临床场景验证开展深入研究，推动该技术在神经核医学和脑科学研究中的应用转化。随着系统性能、定量校正、人工智能辅助重建和多模态融合分析等关键技术进一步完善，头戴随动式脑PET有望在重大脑疾病精准诊断评估、清醒自然状态脑功能研究、脑机接口、神经调控疗效评估以及社区化精准诊断等方向发挥重要作用，为我国原创高端医学影像装备发展和深圳生物医药与高端医疗器械创新生态建设提供新的支撑。

论文标题：

Performance Evaluation of SmartBrain: A Wearable PET System for Human Brain Imaging

课题组网站：

http://pengqy-lab-cn.szbl.ac.cn/

供稿|彭旗宇课题组

编辑|鲍 啦

责编|远 山

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