德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線的兩年后，進(jìn)口醫(yī)學(xué)影像設(shè)備走入了我國醫(yī)院。一個(gè)多世紀(jì)以來，我國醫(yī)學(xué)影像設(shè)備行業(yè)逐步從完全依賴進(jìn)口，到國內(nèi)廠商組裝整機(jī)，到自研核心零部件。本文將介紹醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的核心部件–探測器的國產(chǎn)自研歷程。
1、醫(yī)學(xué)影像創(chuàng)新之路：
核心器件是關(guān)鍵
醫(yī)學(xué)影像設(shè)備在臨床診療中發(fā)揮著越來越大的作用。據(jù)弗若斯特沙利文最新研究報(bào)告顯示，到2025年，我國醫(yī)學(xué)影像設(shè)備市場規(guī)模有望突破800億元。醫(yī)學(xué)影像設(shè)備創(chuàng)新的關(guān)鍵在于核心元器件，我國本土醫(yī)學(xué)影像廠商只有為數(shù)不多的企業(yè)能實(shí)現(xiàn)核心自研，導(dǎo)致我國醫(yī)學(xué)影像設(shè)備行業(yè)長期處于“受制于人”的窘迫狀態(tài)。
醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的核心元器件曾被《科技日報(bào)》報(bào)道為我國35項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)之一。2021年底，我國工信部、衛(wèi)健委和發(fā)改委等十部門聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》提出，國家將重點(diǎn)推進(jìn)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備相關(guān)材料和零部件研發(fā)。
2、國產(chǎn)廠商突破之路：
攻關(guān)影像設(shè)備探測器
探測器相當(dāng)于醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的“眼睛”，屬于醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的核心元器件，處于醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)業(yè)鏈的上游。探測器的工藝十分復(fù)雜，技術(shù)壁壘極高，直接影響醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的圖像性能。隨著國家政策的支持、國產(chǎn)醫(yī)學(xué)影像廠商技術(shù)實(shí)力的提升、國內(nèi)醫(yī)學(xué)影像供應(yīng)鏈的完善，探測器技術(shù)壟斷的局面正在被打破！
我國醫(yī)學(xué)影像廠商賽諾威盛、奕瑞科技和聯(lián)影醫(yī)療相繼分別突破了CT探測器、平板探測器和PET/CT探測器技術(shù)。
● 賽諾威盛是目前國內(nèi)CT整機(jī)廠商中，第一家且唯一一家實(shí)現(xiàn)了 CT探測器工藝全流程的企業(yè)。賽諾威盛已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)CT探測器穩(wěn)定量產(chǎn)，且批量生產(chǎn)的CT探測器長期可靠性達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
● 以奕瑞科技為代表的國產(chǎn)影像廠商突破了平板探測器技術(shù)，推動(dòng)DR的國產(chǎn)化率已達(dá)80%，是所有放射影像設(shè)備中，國產(chǎn)化率最成熟的和國產(chǎn)替代進(jìn)口完成率最高的影像設(shè)備。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2021 年，奕瑞科技的平板探測器出貨量達(dá)66,000臺，領(lǐng)跑全球。
● 聯(lián)影醫(yī)療是國內(nèi)唯一一家實(shí)現(xiàn)了PET晶體和PET探測器專用ASIC芯片等核心部件自主研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)。聯(lián)影醫(yī)療全自主研發(fā)的國產(chǎn)高端醫(yī)學(xué)影像PET專用“中國芯”，兼具“高算力與低能耗”的優(yōu)勢，推動(dòng)PET-CT系統(tǒng)性能實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最高時(shí)間分辨率190皮秒級，顯著提升了PET-CT的圖像質(zhì)量。
3、CT探測器自研之路：
看國產(chǎn)廠商如何一步步實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新
接下來，將以國產(chǎn)CT企業(yè)賽諾威盛為例，從為什么要自研CT探測器、自研CT探測器有哪些難點(diǎn)、賽諾威盛是如何突破難點(diǎn)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，這三個(gè)角度為大家分析，國產(chǎn)醫(yī)學(xué)影像企業(yè)是如何堅(jiān)定地邁著自主創(chuàng)新的步伐，走向探測器國產(chǎn)自研。
1.為什么要自研CT探測器？
CT探測器是將X射線轉(zhuǎn)換為可供記錄的光電信號的關(guān)鍵部件。CT探測器的性能直接影響醫(yī)用CT的成像質(zhì)量。體積更小、光子路徑更短、X射線吸收率更高、噪音更低的CT探測器能實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，支持高清大孔徑CT成像，助力臨床細(xì)小結(jié)構(gòu)和病變的檢出并提升臨床診斷信心。
此外，自主研發(fā)的CT探測器能和醫(yī)用CT系統(tǒng)更好地匹配，可以降低國產(chǎn)影像企業(yè)新品迭代的周期，提高新品推出的速度。CT探測器通常占高端 CT成本的50%以上，自研CT探測器能顯著降低CT的成本，推動(dòng)CT的普及。
▲圖：賽諾威盛自研自產(chǎn)的CT探測器
2.自研CT探測器有哪些難點(diǎn)？
CT探測器是所有X射線影像設(shè)備探測器中技術(shù)最難的，同時(shí)，CT探測器的制造工藝極為復(fù)雜，屬于半導(dǎo)體封裝的一個(gè)特種分支，且精度要求極高，要實(shí)現(xiàn)CT探測器的穩(wěn)定量產(chǎn)更是難上加難。據(jù)專注于半導(dǎo)體研究和市場分析的國際知名咨詢公司Yole Développement的數(shù)據(jù)，CT探測器占整個(gè)X射線類探測器市場10%左右的市場份額，預(yù)計(jì)到2024年將達(dá)2.8億美金（折算為人民幣約20.5億元）市場規(guī)模。
▲圖：CT探測器約占X射線類探測器10%左右的市場份額
3.賽諾威盛是如何突破難點(diǎn)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新？
經(jīng)過多輪次的創(chuàng)新、數(shù)千次的優(yōu)化、數(shù)萬次的測試，賽諾威盛構(gòu)建了對標(biāo)國際領(lǐng)先水平的高精密度醫(yī)用CT探測器生產(chǎn)線，自主研發(fā)出了高精度和低噪聲一體化的CT探測器。據(jù)了解，賽諾威盛自主研發(fā)設(shè)計(jì)了一種X射線抗散射技術(shù)——四維梯形結(jié)構(gòu)的格柵，它的四個(gè)角連線的交點(diǎn)與CT球管的焦點(diǎn)對齊，能最大程度地減少X射線散射對 CT成像質(zhì)量的影響。
閃爍體是CT探測器小單元的組成部分，衡量理想閃爍體的條件有發(fā)光量、速度、余暉和透光度等。閃爍體的尺寸越小，CT探測器的空間分辨率越高。賽諾威盛自研CT探測器的閃爍體選用的是硫氧化釓（GOS:Pr）。它是一種稀土陶瓷材料，擁有穩(wěn)定性好、光電轉(zhuǎn)換率高、余暉小且易進(jìn)行較小的切割等特性。
賽諾威盛在閃爍體封裝技術(shù)上已經(jīng)能達(dá)到20微米以內(nèi)的組裝精度，平行度在10微米以內(nèi)，整體的長期可靠性能達(dá)到1000小時(shí)(TC/TH長期可靠性測試），與日本濱松的水準(zhǔn)相當(dāng)。
▲圖：賽諾威盛自研CT探測器正在接受可靠性測試
按照目前的技術(shù)和工藝，醫(yī)用CT探測器可分為前照式探測器和背照式探測器，前照式探測器通常用于低端CT，而背照式探測器則用于中高端CT。賽諾威盛是目前國內(nèi)第一家且唯一一家能實(shí)現(xiàn)前照式和背照式兩種探測器工藝全流程的CT制造廠商，且批量生產(chǎn)的CT探測器長期可靠性達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
經(jīng)過多年的沉淀，賽諾威盛突破了光電二極管固晶、閃爍體耦合和防散射格柵貼裝等關(guān)鍵工藝，實(shí)現(xiàn)全流程自研自產(chǎn)。
據(jù)了解，賽諾威盛生產(chǎn)CT探測器的工廠位于揚(yáng)州，投資數(shù)千萬建成。
▲圖：賽諾威盛全系列CT的探測器均實(shí)現(xiàn)揚(yáng)州工廠生產(chǎn)
4、核心零部件創(chuàng)新之路：
助力大國崛起之我輩使命
當(dāng)前，醫(yī)學(xué)影像設(shè)備在臨床診療中發(fā)揮的作用越來越大，醫(yī)學(xué)影像核心元器件的突破與創(chuàng)新不僅是響應(yīng)“十四五”規(guī)劃的號召，推動(dòng)國內(nèi)醫(yī)學(xué)影像行業(yè)向上游進(jìn)步，提升國產(chǎn)醫(yī)學(xué)影像企業(yè)的核心競爭力；更是助力推動(dòng)高端醫(yī)療裝備全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控，為實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國提供關(guān)鍵的支撐力量。
賽諾威盛CT探測器的研發(fā)、設(shè)計(jì)、組裝工藝、測試，都實(shí)現(xiàn)了突破，提升了國產(chǎn)CT的整體核心競爭力，對于其他醫(yī)學(xué)影像企業(yè)實(shí)現(xiàn)核心零部件的創(chuàng)新是一種借鑒，對國內(nèi)整個(gè)醫(yī)學(xué)影像行業(yè)都是一種鼓舞。
像這樣攻破醫(yī)學(xué)影像設(shè)備核心部件的故事，正在賽諾威盛、聯(lián)影醫(yī)療、奕瑞科技不斷上演。在國產(chǎn)影像設(shè)備核心自研的浪潮下，期待更多國產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備企業(yè)能勇?lián)鐣?huì)責(zé)任，攻破更多的“卡脖子”技術(shù)，助力大國崛起！
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