小型动物PET（small animal positron emission tomography），是专门为人类疾病研究的小型动物模型（animal model of human disease）而设计的。为解决在人体外进行模拟人的活体试验，小型动物PET应运而生，主要目标是能提供与人相似的活体分子影像。从大小上来说，小型动物PET将比正常PET约缩小2 000倍，小型动物PET的真正适用对象是大鼠。
临床型PET在应用之初就在探究如何实现应用在动物模型上。1991年，Ingvar M等将临床用PET扫描仪进行了大鼠脑显像，被认为是首次将PET用于动物实验的研究。同年，Rajeswaran S等发表了用11C-diprenorphine进行大鼠脑显像的动态资料，但临床PET本身的性能限制使得显像效果欠佳（分辨率为4～8mm），无法满足小型动物显像研究的要求。随后，各国的科研工作者开始探究如何将临床型PET体积缩小，分辨率提高，以适合动物模型的显像，也就是说，小型动物PET装置是一个逐渐缩小的过程。
最早期的动物PET是为非人灵长目动物显像而设计的，20世纪90年代初，专用于灵长类动物的PET扫描仪研制成功，其中包括日本Hamamatsu公司生产的sHR-2000型和美国CTI PET系统公司生产的ECAT-713型扫描仪，它们适于猴类和犬齿类动物显像。但也有人认为20世纪80年代中期，最早的小型动物PET扫描仪应为哈佛大学Massachusetts总医院研制成功的PCR-1。第一台用于小型动物的PET是20世纪90年代中期由英国MRC Cyclotron Unit和美国CTI PET System Inc.联合开发的RAT-PET系统，它是改进型的ECAT-713系统，探测环直径为 12cm，适合于啮齿类小型动物显像。随后，各国科学家相继研制成功了各种类型的小型动物PET。主要有美国UCLA Cramp Institute研制的UCLA micro-PET、GE公司的eXplore Vista small animal PET系统、Philips 公司的MOSAICTM animal PET、英国Oxford Positron Systems （OPS）开发的HIDAC animal PET系统等。其中，有些公司的小型动物PET已经商业化。小型动物PET的设计上基本遵循临床PET的理念，但也呈现出多元化的趋势（表6-2）。
表6-2 目前主要的小型动物PET扫描仪
引自潘中允.PET诊断学.北京：人民卫生出版社，2005
（一）探测器的形状
英国Oxford Positron Systems（OPS）开发的HIDAC animal PET系统，Dual-HIDAC animal PET系统由两个可旋转的探头组成，探头间的距离可在10～20cm间调节，而另一款Quad-HIDAC animal PET系统由四个环绕探头组成，其空间分辨率与Dual-HIDAC animal PET相近，但系统效率较前者提高了近3倍，散射校正后的绝对灵敏度为1.2%，而大多数公司采用的是环状设计模式。
（二）探测器环的直径和宽度
探测器环的直径与受检动物类型有关，除早期开发的适合于非人灵长类的PET系统外，现在开发的小型动物 PET针对的多为实验鼠。美国 UCLA Cramp Institute研制的 UCLA microPET 系统探测环直径为17.2cm，GE公司eXplore Vista small animal PET探测环直径为11.8cm，美国的Concorde microPE-R4主要用于啮齿类动物的显像，探测环直径为14.8cm。探测器的宽度与采用步进式采集或整体采集有关。Philips的MOSAICTM animal PET，轴向视野l1.5cm，基本上可覆盖小鼠的绝大部分。
（三）探测器单元的构成
探测器单元是PET的核心部件，直接与设备的敏感性和空间分辨率有关。探测器单元一般由两部分组成，光电转换部分和电子信号接收、定位、放大部分，前一部分多由晶体闪烁体和光电倍增管（PMT）或光电二极管构成，也有由气体化合物构成的，后一部分多由放大电子线路构成。探测器可简单分为固体型和气体型。固体型如德国Jülich大学研制的TierPET system系统，其探测器由YAP（铱铝钙钛矿）晶体闪烁体与位置敏感光电倍增管（PSPMT）耦合而成，德国Max-Plank Institute研制的MAD-PET系统，采用由LSO晶体闪烁器耦合雪崩型光电二极管（APD）而成的探测器，美国National Institutes of Health（NIH）研制的NIH ATLAS small animal PET，采用“无机发光材料三明治（phoswich）”探测器模块，LGSO和GSO晶体胶合后组成探测器模块，GSO晶体末端与微型位敏感光电倍增管连接。气体型如比利时Brussels大学研制的小型动物PET系统的探测器由BaF2闪烁体耦合光敏感气体探测器，英国Oxford Positron Systems（OPS）开发的HIDAC animal PET系统采用多丝正比室型（MWPC），MWPC加上铅转换板组成高密度雪崩室（high density avalanche chamber，HIDAC）探测器单元，511keV光子在铅板上转换为电子被探测器检测到并在电场作用下聚焦放大。探测器的选择以高敏感性、高分辨率和低噪声为基本标准。
（四）图像采集和重建模式
图像采集多采用3D采集模式，在小型动物PET已经放弃了2D采集模式。图像重建一般采用有序子集迭代（OSEM）法，当然滤波反投影法（FBP）也是可选方法。
（五）图像空间分辨率
图像的空间分辨率定义为能分清两点的最短距离（mm），也有用像素颗粒的大小来表示的（mm3）。早期美国CTI开发的ECAT-713重建空间分辨率为3.8mm×3.8mm×4.2mm，绝对灵敏度0.36%。SHR-2000系统的重建空间分辨率为3.0mm×3.0mm×4.4mm。图像的空间分辨率较低，像素颗粒粗糙，加上小型动物体积小，图像显示模糊。Philips的MOSAICTM animal PET，重建图像空间分辨率为2.0mm，美国Concorde Microsystems Inc.开发的Concorde microPE-R4空间分辨率为1.85mm。美国UCLA Cramp Institute研制的UCLA microPETI系统，重建图像的空间分辨率为1.8mm×1.8mm×1.8mm，绝对灵敏度0.56%，UCLACramp Institute研制microPETⅡ，重建图像分辨率已突破1mm，达0.85mm（图6-28）。
图6-28 小型动物PET构造
A.小型动物PET扫描仪外观；B.小型动物PET内部环状排列结构，Module排列和组合；C.组成Module的探测器模块，前端为探测晶体，后端为PMT
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