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高端CT技术作为国际医学界普遍应用的核心科技,长期以来一直被西方巨头所垄断。国家为了补缺高端医疗设备的短板,也一直在实行政策推进。终于在今年八月,国产CT终于迎来了里程碑式突破,国家首台自研相控阵CT,正式落地上海瑞金医院进入临床应用阶段。
相控阵CT技术的问世,彻底颠覆了传统CT技术领域。它以提升64倍空间分辨率、3倍时间分辨率、144倍单次扫描信息量的表现,宣告人类CT成像精度正式迈进了全新阶段。
有专家评价道:它的出现,相当于从普通望远镜直接跨越到哈勃望远镜。相控阵CT究竟具备怎样的优势表现?在未来临床治疗上,它又将发挥出什么作用?
国产CT的突破
CT是现代医学影像的重要诊断技术,其相关器械的组成高度复杂,涵盖精密器械、应用物理、计算机、材料科学等诸多学科。随着未来医疗技术的持续精进以及社会需求的不断提升,国际CT行业的创新研发只会更加激烈。
过去多年内,国际高端医疗设备市场一直被飞利浦、西门子、通用电气三家世界巨头所主导。2023年中国一共从国内外采购2434台先进CT设备,其中58%都来自于以上三家企业。
没有竞争实力,代表着医疗设备市场的定价权将被对方牢牢掌握。广东湛江某医院,在斥资250万购置了一台CT机后,短短两年内便因意外故障进行了三次维修。维修费累计高达130万元,维护开销逼近成本一半之多,医院对此苦不堪言,却又无可奈何。
为了杜绝国际医疗巨头在中国市场肆意收割,2021年国家提出《“十四五”医疗装备产业发展规划》,提出2025年前全面提升国产医疗设备的自研水平。2023年8月,国务院再度通过了《医药工业高质量发展行动计划(2023-2025年)》,强调了这项短期目标。
而在今年8月,中国企业纳米维景沉淀十年厚积薄发,自研出了震撼全球的全球首台相控阵CT。传统螺旋CT是通过探测器和发射源的高速旋转,来完成对人体全方位无死角的360°扫描。
我们可以粗略理解为在旋转机架上安装了一两个照相机与光源,设备的出片速度有多快,完全取决于旋转频率有多快。然而受限于材料强度和离心力的物理条件约束,传统CT的成像精度始终无法进一步突破,器械性能已经抵达极限。传统CT的另一个致命缺陷是,扫描时间越长,辐射剂量越大。
相控阵CT则完全摒弃了机械旋转的物理路线,而是引入相控阵技术原理。他们在设备外围装配上24个X射线,内周再装上64个光子流探测器,相当于一圈照相机和一圈光源。在精准的曝光控制时序下,射线源能有条不紊的快速发射X射线,再由相对应的探测器准确接收,最终实现多模态曝光和信号采集。
传统机械CT的转速最快只有每秒4圈,得到的影像像素最多仅有512×512。而消除离心力限制之后的相控阵CT,则能做到每秒12.5圈,空间分辨率为0.165mm,单次扫描最多生成288张原始图像,像素可做到3072×3072的超高清效果,精度提升足足40倍。
此外相控阵CT还能解决传统CT球管过热的问题,其采用的分布式热容,能将散热效率提升24倍以上,同时将球管寿命延长足足3倍。国产企业在自主设计期间,还进一步优化了晶体生产工艺和芯片设计,让CT的辐射量降低50%以上。
临床研究价值上,我们可以从治疗效率和疾病诊断精度两方面进行分析。首先是疾病诊断,相控阵CT能清晰辨别出肺癌的早期微征象,捕捉到传统CT识别不到的病灶边缘浸润和血管结构,为患者提供专属治疗方案。
再比如心血管疾病,它可以精准拍摄到心脏搏动,做到冠状CTA成像的动态捕捉。从目前临床数据来看,相控阵CT在心脏功能评估和瓣膜运动分析的能力展现,均已达到国际领先水准。
诊断效率上,传统CT需要4800个投影才能构建512×512的图像矩阵,且存在冗余扫描。而相控阵扫描最少仅需要192个投影就能捕捉到3072×3072矩阵的超高清图像,还能大幅缩短单次曝光时间,这同时意味着辐射风险的降低。
国产高端器械的突破
十年磨一剑,纳米维景的本次技术突破可谓技惊四座。该企业成立于2014年,总部设立于北京中关村永丰基地,研发团队涵盖系统、算法、芯片等不同领域。据相关负责人介绍,相控阵CT的研发进程总体可分为三个阶段。
第一阶段是2014~2018年的技术攻坚期,纳米维景聚焦于光子探测器研发,并成功获得首张光子流探测器的X光成像图。第二阶段是2018~2023的产品突破期,纳米维景在成都建成3.3万平方米的生产基地后,正式启动了静态CT产品的临床试验。
第三个阶段就是2024至今,纳米维景的相控阵CT在完成400例临床试验后,正式亮相于CMEF2025展会,彻底引爆了全球医疗产业的舆论场。
科学家曹红光现场介绍道:相控阵CT成功打破了中国市场的外国技术封锁,做到了从基础理论研究道整机系统集成的全国产化,彰显了国家在高精尖医疗机械的自主创新力。
瑞金医院作为上海交大医学院的附属医院,同样坐拥强大的创新力与顶尖的科研团队,该医院能为相控阵CT的临床应用提供坚实的科研支撑。
2023年国家有关部门为了加大医疗市场对国产设备的采购力度,规划出台了《政府采购进口产品审核指导标准》,其中要求各大医院在采购方案中,必须强制性采购一定比例的国产设备。政策落实后,如今国产CT已经占据了53%的市场份额,但大多集中在中低端产品,相控阵CT的出现就是要夺取我们失去的高端份额。扭转高端设备进口,核心部件外购的被动局面。
回望十四五期间,中国医疗产业的发展趋势做到了历史性跨越。截止去年,中国医疗产业市场规模高达1.35万亿,是当之无愧的全球第二大市场。政策推动下,大批高端医疗设备不断问世,迈向高端国产化。国家药监局数据显示,自十四五后,全国共批准315件创新医疗设备,其中境内产品占到272个。
总体来说,国家已真正扭转昔日进口设备主导高端市场的格局,从所有产品跟跑实现了部分产品领跑。在将来,中国医疗设备并将迎来更美好的前景。
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