2018年的中國醫(yī)療設(shè)備行業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)布大會發(fā)布了21類醫(yī)療設(shè)備在全國市場占有率數(shù)據(jù)，圖為2017年磁共振成像設(shè)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。
“我國磁共振成像設(shè)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(shù)研究院（以下簡稱深圳先進院）生物醫(yī)學與健康工程研究所副所長劉新說。
然而，受制于醫(yī)學影像核心技術(shù)缺乏，長期以來我國磁共振醫(yī)療設(shè)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(yī)療設(shè)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(fā)成功，打破了跨國公司對我國的長期壟斷，實現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，進入近百家大型三甲醫(yī)院臨床應(yīng)用。
該系統(tǒng)由上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司（以下簡稱聯(lián)影）的技術(shù)團隊和深圳先進院醫(yī)學成像科研團隊歷時8年攻關(guān)完成，雙方走出一條研產(chǎn)融合，實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新之路。同時，以深圳先進院醫(yī)學成像中心主任、項目首席科學家鄭海榮領(lǐng)銜的“超導磁共振快速成像技術(shù)、系統(tǒng)與應(yīng)用”項目成果榮獲2018年度廣東省技術(shù)發(fā)明一等獎，技術(shù)創(chuàng)新獲得同行、產(chǎn)業(yè)和醫(yī)學臨床認可。
堅持為民族品牌提供技術(shù)支撐
磁共振成像儀是物理、數(shù)學、信息和工程完美融合的尖端儀器，因其無輻射、多參數(shù)、高對比，已成為醫(yī)學臨床疾病診斷的權(quán)威手段。但其技術(shù)門檻極高，“磁體、射頻、梯度和譜儀是制約磁共振成像設(shè)備的四大‘卡脖子’關(guān)鍵技術(shù)及核心部件。”據(jù)劉新介紹，磁共振從誕生發(fā)展至今，其臨床應(yīng)用的最大瓶頸仍然是成像速度慢。“快、準是全球研發(fā)磁共振成像的主要技術(shù)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(lǐng)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(shù)引領(lǐng)，服務(wù)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新之路，瞄準國際前沿，為民族品牌產(chǎn)品提供核心技術(shù)支撐。”
與此同時，矢志打造中國的世界級高端醫(yī)療影像設(shè)備研發(fā)的聯(lián)影專注于核心部件的自主研發(fā)，為的是不在關(guān)鍵核心技術(shù)上受制于人。雙方一拍即合，并自2010年開始了戰(zhàn)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(lián)手進行軟硬件協(xié)同的核心技術(shù)攻關(guān)。
2014年雙方合作研發(fā)出第一款產(chǎn)品1.5T人體磁共振，并進入市場。隨后，他們向3.0T磁共振發(fā)起挑戰(zhàn)。此時，我國沒有一家企業(yè)能夠研制生產(chǎn)3.0T磁共振系統(tǒng)，國外連核心部件也不賣給中國企業(yè)。
彼時，美國、德國、韓國等全球研發(fā)機構(gòu)和公司都在加緊研發(fā)新一代的快速成像技術(shù)。
“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(shù)及核心部件，以及面向大腦和心臟成像的臨床急需的應(yīng)用序列。”劉新說，實實在在的挑戰(zhàn)擺在了研發(fā)團隊面前。
轉(zhuǎn)化成功迫使進口產(chǎn)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?shù)乃俣染驮铰＜偃缬脡嚎s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(zhì)量。”梁棟說，但要把此理論應(yīng)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(jié)，醫(yī)生才能進行診斷。
“圍繞這個新構(gòu)架，儀器研制的整個技術(shù)路線都要相應(yīng)創(chuàng)新。”劉新感嘆道。
經(jīng)過合作團隊的努力，提出了軟硬件協(xié)同的磁共振快速成像新思路和技術(shù)路線，打破了傳統(tǒng)方法存在的瓶頸;發(fā)明了動態(tài)多極多通道射頻發(fā)射系統(tǒng);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(chǎn)權(quán)的我國首型號3.0T磁共振系統(tǒng)――聯(lián)影3.0T人體磁共振問世，獲得國家三類醫(yī)療器械注冊證和美國FDA認證。該系統(tǒng)研發(fā)成功并轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品后，打破了幾十年來我國超導磁共振設(shè)備市場被國外壟斷的局面，迫使進口同類產(chǎn)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(yī)學影像設(shè)備，可在病變早期發(fā)現(xiàn)。3.0T磁共振的競爭點是為臨床應(yīng)用提供了更加先進的技術(shù)。”劉新告訴記者，結(jié)合快速成像方法和高性能硬件，團隊成功開發(fā)出腦中風預警三維斑塊成像、實時心臟成像、腹部腫瘤動態(tài)增強成像與腦功能成像等臨床應(yīng)用，實現(xiàn)最高16倍的采集加速。
形成把技術(shù)變生產(chǎn)力的“流水線”
經(jīng)過10余年前沿布局探索和技術(shù)攻關(guān)，鄭海榮帶領(lǐng)的3.0T快速磁共振研發(fā)團隊提出了“快速成像理論方法創(chuàng)新―核心部件突破―臨床應(yīng)用實現(xiàn)”技術(shù)主線，構(gòu)建了軟件與硬件協(xié)同融合的技術(shù)路線，實現(xiàn)了“既快又清”的3.0T成像系統(tǒng)在快速成像技術(shù)上的突破與規(guī)模臨床應(yīng)用。
“深圳先進院與聯(lián)影是多年的親密合作伙伴，雙方強強聯(lián)合，建立了創(chuàng)新融合機制，從學術(shù)和產(chǎn)業(yè)兩個不同維度，推動影像醫(yī)學領(lǐng)域的一系列研究和轉(zhuǎn)化。”深圳先進院院長樊建平指出，這種產(chǎn)研結(jié)合的模式，高效促進了技術(shù)成果快速向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化。
“我們一開始就在走成果轉(zhuǎn)化路徑，而不是出了成果再去找企業(yè)轉(zhuǎn)化。”劉新說，“我們邊研發(fā)邊根據(jù)聯(lián)影反饋來的市場需求不斷調(diào)整。這種合作優(yōu)勢在于實現(xiàn)了無縫對接，技術(shù)團隊心無旁騖的搞研發(fā)，實驗室里的新技術(shù)可直接走向市場，無需等待就轉(zhuǎn)化，直接產(chǎn)生競爭力。”
“成果轉(zhuǎn)化關(guān)鍵還取決于技術(shù)的價值以及產(chǎn)研伙伴的融合能力，畢竟要把實驗室里具有競爭力技術(shù)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，還得看企業(yè)能否有實力來承接。”劉新認為，“因為雙方在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化上有著相同的理念，一旦完成了競爭性技術(shù)開發(fā)后，公司馬上接過去進行轉(zhuǎn)化應(yīng)用。我們再繼續(xù)進行前瞻性或引領(lǐng)性技術(shù)的開發(fā)，從而形成良性循環(huán)。”
劉新做過十幾年的醫(yī)生，在他看來，國產(chǎn)首型3.0T人體磁共振研發(fā)成功的意義，除了實現(xiàn)高端醫(yī)療設(shè)備技術(shù)自主可控，還在于為醫(yī)生以及科學家進行原創(chuàng)研究提供的真正開放的平臺。
他說：“醫(yī)院過去買國外的新機型、新產(chǎn)品搞科研，實則是在為進口設(shè)備做臨床驗證，我們沒有自己的原創(chuàng)研究，難以形成技術(shù)創(chuàng)新平臺。國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)單位與醫(yī)院開展緊密科研合作，技術(shù)界面全開放，這樣儀器設(shè)備不僅是醫(yī)學檢查的平臺，更是一個創(chuàng)新研究的載體，有助于提高我們的醫(yī)學研究水平和技術(shù)發(fā)展。”
“不忘初心，我們和聯(lián)影的創(chuàng)新合作還會更深入。”劉新透露，雙方正在緊鑼密鼓籌劃規(guī)模更大的合作研發(fā)轉(zhuǎn)化基地，研發(fā)更加先進的醫(yī)學成像技術(shù)和未來產(chǎn)品，服務(wù)億萬百姓健康。