11月8日至11月11日，国际电子与电气工程师协会医学影像2023年会(IEEE Medical Imaging Conference 2023, IEEE MIC 2023)年会在加拿大温哥华举行。该会议是工物系学术委员会认定的本领域顶级国际学术会议。本届MIC年会共收录565篇论文，其中由来自韩国、英国、西班牙、荷兰、美国的五位学者组成的评审委员会选出两篇最佳学生口头论文。本年度的两篇最佳学生口头论文均来自我校工物系，第一作者分别为博士生胡一凡和博士后张德斌。两篇论文题目分别为“术中手持式能谱魔方伽马相机性能初步评估”和“超高分辨率小动物自准直SPECT研发与性能评估”。
单光子发射断层成像（SPECT）设备是临床诊疗、临床前医学研究与新药物研发广泛应用的核医学分子影像技术。伽马相机是SPECT的关键部件，也作为核医学平面影像诊断设备广泛使用。SPECT技术自问世起，七十多年以来一直采用重金属吸收准直器进行光子定向，造成光子在准直器中大量（>99.9%）损失，空间分辨率和探测效率互锁，图像质量差，严重限制了其应用价值。
为了解决这一问题，工物系长聘副教授马天予课题组提出了原始创新的“自准直”成像原理。利用空间稀疏排布的闪烁晶体阵列实现“用探测器做准直器”，从机理上解决机械准直器的技术瓶颈问题，使SPECT空间分辨率和探测效率同时、大幅度提升。自准直成像原理及验证论文2021年发表于领域顶级期刊IEEE. Trans. Med. Imag. (DOI: 10.1109/TMI. 2021.3073288)，论文匿名审稿人评价为“整条研究路线的奠基性工作”(“foundation of an entire line of research”)。
工物系2019级博士生胡一凡基于自准直成像原理，提出了双端读出三维稀疏阵列“魔方”式自准直探测器，并研发了用于术中影像导航的高探测效率、高紧凑轻便特性的手持式自准直伽马相机。在5 cm距离处达到4 mm空间分辨率和4092 cps/MBq探测效率，综合成像性能大幅度超越现有伽马相机。利用相机的高动态成像与能谱成像特性，实现对示踪剂经小鼠尾静脉注射至全身血流摄取过程的动态实时成像和在小鼠仿体模型上实现18F + 99mTc双核素同时成像。
工物系2018级博士、2023级博士后张德斌作为第一作者报告了基于多层马赛克自准直探测器设计方案的极高分辨率小动物SPECT系统。采用多层马赛克探测器大幅度提升空间分辨率和减少光子混叠（multiplexing）效应，采用作用深度+脉冲时间甄别技术实现对宽0.84 mm、长20 mm闪烁晶体对的有效三维位置读出，并完成整环小动物自准直成像系统的设计、组装、调试、标定与性能测试。该系统实现对99mTc热圆柱模型的0.2mm超高分辨率SPECT成像，打破世界最高SPECT空间分辨率记录。能够对摄取微量（20μCi）99mTc-MDP示踪剂的小鼠前爪细微结构清晰分辨。分会主席Freek Beekman教授以“very innovative”、“very very interesting”、“exciting”等评语对本工作给予高度赞赏。
两篇获奖论文的通讯作者均为工物系长聘副教授马天予。论文合作单位还包括国家核安保中心，北京空间飞行器总体设计部，北京科技大学，北京清华长庚医院，纽约州立大学布法罗分校。相关工作得到北京市自然基金重点研究专题、清华大学自主科研计划、粤港澳大湾区国家技术创新中心研发项目及清华大学精准医学研究院项目支持。
在同期举行的国际电子与电气工程师协会2023核技术年会(IEEE Nuclear Science Symposium 2023, IEEE NSS 2023)年会上，工物系博士生刘凛康（导师为刘亚强研究员）进入学生最佳论文竞赛单元，博士生胡一凡还获得由IEEE NPSS分会颁发的Jordanov Radiation Instrumentation Grant（唯一中国学生获奖者）。
