磁共振成像設備 這群人的研發轉化快、準、狠

本報記者 葉 青

2018年的中國醫療設備行業數據發布大會發布了21類醫療設備在全國市場占有率數據，圖為2017年磁共振成像設備廠家的市場占有率，其中，國際巨頭GPS(通用電氣、西門子、飛利浦)為主的國際廠商仍走在前列。

轉化基地

“我國磁共振成像設備的市場需求量巨大，每年近兩千臺，未來市場潛力有望占全球半壁江山。”中國科學院深圳先進技術研究院(以下簡稱深圳先進院)生物醫學與健康工程研究所副所長劉新說。

然而，受制于醫學影像核心技術缺乏，長期以來我國磁共振醫療設備依賴進口，高端的3.0T磁共振更是全靠進口。高昂的進口醫療設備成本，讓病人的檢查費用也居高不下。如今，我國首型3.0T人體磁共振的研發成功，打破了跨國公司對我國的長期壟斷，實現了大規模產業化，進入近百家大型三甲醫院臨床應用。

該系統由上海聯影醫療科技有限公司(以下簡稱聯影)的技術團隊和深圳先進院醫學成像科研團隊歷時8年攻關完成，雙方走出一條研產融合，實現成果轉化的創新之路。同時，以深圳先進院醫學成像中心主任、項目首席科學家鄭海榮領銜的“超導磁共振快速成像技術、系統與應用”項目成果榮獲2018年度廣東省技術發明一等獎，技術創新獲得同行、產業和醫學臨床認可。

堅持為民族品牌提供技術支撐

磁共振成像儀是物理、數學、信息和工程完美融合的尖端儀器，因其無輻射、多參數、高對比，已成為醫學臨床疾病診斷的權威手段。但其技術門檻極高，“磁體、射頻、梯度和譜儀是制約磁共振成像設備的四大‘卡脖子’關鍵技術及核心部件。”據劉新介紹，磁共振從誕生發展至今，其臨床應用的最大瓶頸仍然是成像速度慢。“快、準是全球研發磁共振成像的主要技術目標，大家一直在研究，但始終沒有大的突破。”

深圳先進院磁共振團隊在鄭海榮的帶領下自2007年開始布局、參與到這場競爭中。劉新說：“從一開始，我們就堅持學術引領，服務產業的創新之路，瞄準國際前沿，為民族品牌產品提供核心技術支撐。”

與此同時，矢志打造中國的世界級高端醫療影像設備研發的聯影專注于核心部件的自主研發，為的是不在關鍵核心技術上受制于人。雙方一拍即合，并自2010年開始了戰略合作，針對“成像速度慢、掃描時間長”這一國際公認的磁共振成像瓶頸問題，聯手進行軟硬件協同的核心技術攻關。

2014年雙方合作研發出第一款產品1.5T人體磁共振，并進入市場。隨后，他們向3.0T磁共振發起挑戰。此時，我國沒有一家企業能夠研制生產3.0T磁共振系統，國外連核心部件也不賣給中國企業。

彼時，美國、德國、韓國等全球研發機構和公司都在加緊研發新一代的快速成像技術。

“沒有針對磁共振快速成像的有效新理論，缺乏高精度大功率射頻電子技術及核心部件，以及面向大腦和心臟成像的臨床急需的應用序列。”劉新說，實實在在的挑戰擺在了研發團隊面前。

轉化成功迫使進口產品大幅降價

反復試驗、研究，團隊提出用壓縮感知理論來解決磁共振快速成像難題。

什么是壓縮感知理論？團隊骨干梁棟用一個通俗易懂的例子作解釋。“手機拍攝的圖片像素越大，照片越清晰，傳輸的速度就越慢。假如用壓縮感知理論，拍攝4000萬像素圖片時，只需采集其中的部分像素，進行編碼、解碼。這種新方法采集的圖片傳輸速度快，不影響圖片質量。”梁棟說，但要把此理論應用到磁共振上難度大，因為既要保持圖片分辨率，還要保持圖像細節，醫生才能進行診斷。

“圍繞這個新構架，儀器研制的整個技術路線都要相應創新。”劉新感嘆道。

經過合作團隊的努力，提出了軟硬件協同的磁共振快速成像新思路和技術路線，打破了傳統方法存在的瓶頸；發明了動態多極多通道射頻發射系統；攻克了場強波動僅有百萬分之一的高均勻的3.0T超導磁體。

突破了“卡脖子”核心部件，整機研制迎刃而解。2015年，具有完全自主知識產權的我國首型號3.0T磁共振系統——聯影3.0T人體磁共振問世，獲得國家三類醫療器械注冊證和美國FDA認證。該系統研發成功并轉化成產品后，打破了幾十年來我國超導磁共振設備市場被國外壟斷的局面，迫使進口同類產品價格大幅下降。

“許多重大疾病，如癌癥和某些心臟疾病，通過高端的醫學影像設備，可在病變早期發現。3.0T磁共振的競爭點是為臨床應用提供了更加先進的技術。”劉新告訴記者，結合快速成像方法和高性能硬件，團隊成功開發出腦中風預警三維斑塊成像、實時心臟成像、腹部腫瘤動態增強成像與腦功能成像等臨床應用，實現最高16倍的采集加速。

形成把技術變生產力的“流水線”

經過10余年前沿布局探索和技術攻關，鄭海榮帶領的3.0T快速磁共振研發團隊提出了“快速成像理論方法創新—核心部件突破—臨床應用實現”技術主線，構建了軟件與硬件協同融合的技術路線，實現了“既快又清”的3.0T成像系統在快速成像技術上的突破與規模臨床應用。

“深圳先進院與聯影是多年的親密合作伙伴，雙方強強聯合，建立了創新融合機制，從學術和產業兩個不同維度，推動影像醫學領域的一系列研究和轉化。”深圳先進院院長樊建平指出，這種產研結合的模式，高效促進了技術成果快速向產業化轉化。

“我們一開始就在走成果轉化路徑，而不是出了成果再去找企業轉化。”劉新說，“我們邊研發邊根據聯影反饋來的市場需求不斷調整。這種合作優勢在于實現了無縫對接，技術團隊心無旁騖的搞研發，實驗室里的新技術可直接走向市場，無需等待就轉化，直接產生競爭力。”

“成果轉化關鍵還取決于技術的價值以及產研伙伴的融合能力，畢竟要把實驗室里具有競爭力技術轉化成產品，還得看企業能否有實力來承接。”劉新認為，“因為雙方在技術研發和產業化上有著相同的理念，一旦完成了競爭性技術開發后，公司馬上接過去進行轉化應用。我們再繼續進行前瞻性或引領性技術的開發，從而形成良性循環。”

劉新做過十幾年的醫生，在他看來，國產首型3.0T人體磁共振研發成功的意義，除了實現高端醫療設備技術自主可控，還在于為醫生以及科學家進行原創研究提供的真正開放的平臺。

他說：“醫院過去買國外的新機型、新產品搞科研，實則是在為進口設備做臨床驗證，我們沒有自己的原創研究，難以形成技術創新平臺。國產設備生產單位與醫院開展緊密科研合作，技術界面全開放，這樣儀器設備不僅是醫學檢查的平臺，更是一個創新研究的載體，有助于提高我們的醫學研究水平和技術發展。”

“不忘初心，我們和聯影的創新合作還會更深入。”劉新透露，雙方正在緊鑼密鼓籌劃規模更大的合作研發轉化基地，研發更加先進的醫學成像技術和未來產品，服務億萬百姓健康。

[責任編輯：楊凡、徐紅梅]

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