ПЭТ остаётся ключевым методом визуализации нейротрансмиттеров, рецепторов и нейромодуляции in vivo, дополняя анатомическую и гемодинамическую информацию МРТ. Однако временное разрешение ПЭТ ограничено чувствительностью, что препятствует изучению быстрых нейрохимических процессов. Для преодоления этого ограничения разрабатывается система Human Dynamic NeuroChemical Connectome, объединяющая NeuroSphere PET — новую выделенную церебральную ПЭТ-камеру со сверхвысокой чувствительностью — с клиническим 7-Т МР-томографом Siemens Healthineers Magnetom Terra.X.

Максимизация чувствительности определила два основных конструктивных решения: частично-сферическое расположение детекторов с внутренним диаметром 32 см и покрытием 70% телесного угла, а также использование 26-мм кристаллов оксиортосиликата лютеция (высокая тормозная способность ~90% при 511 кэВ), соединённых с кремниевыми фотоумножителями в светоделительной конфигурации с определением глубины взаимодействия. Система включает 872 детекторных блока, организованных в 19 колец и 218 модулей.

На уровне детекторов измеренные параметры включают энергетическое разрешение ~11% FWHM, разрешение по глубине взаимодействия ~8 мм FWHM и временное разрешение совпадений ~500 пс FWHM.

Системная производительность оценена с помощью ультрабыстрого симулятора Монте-Карло с учётом реалистичного отклика детектора, пробега позитрона, неколлинеарности фотонов и межdetекторного рассеяния. Пиковая чувствительность составила ~38%, средняя по всему мозгу превысила 25% (измерение на однородной сфере диаметром 30 см). Моделирование с фантомом Derenzo показало, что в центре поля зрения разрешаются структуры 1,6 мм, а разрешение <2 мм сохраняется на уровне коры (8 см от центра).

Система оснащена 3D-печатным МР-совместимым гентри, выделенной 16-канальной радиочастотной катушкой для параллельной передачи/приёма и специальным радиочастотным экранирующим корпусом для одновременной ПЭТ/МРТ при 7 Т.

Чувствительность на порядок выше коммерческих ПЭТ-систем позволит проводить одновременные исследования нейрохимических и гемодинамических процессов с существенно улучшенным пространственно-временным разрешением, открывая новые возможности для изучения функции мозга и коннективности.