实现高端医疗装备的自主化,关乎国家医疗安全与民众健康福祉。十几年前,我国高端磁共振设备市场被海外国际医疗设备巨头垄断,1.5T设备核心部件依赖进口,3.0T设备每台售价数千万元,患者检查费用高达数千元,高端影像诊断成为“奢侈品”。
通过技术攻关,近年来我国成功实现3.0T高场磁共振设备的自主研发、大规模产业化与临床推广应用,以及5.0T超高场磁共振系统研发上市,走出一条从“追赶者”到“引领者”的中国高端医疗装备突围之路。
打破国外磁共振设备垄断
缺乏自主核心技术,意味着没有议价权,更没有发展主动权。
为打破国外技术垄断,2007年,中国科学院院士、医学成像科学与技术系统全国重点实验室主任郑海荣选择放弃海外优渥条件,回国开展医学成像技术攻关与设备研发。
为破解磁共振“速度瓶颈”,郑海荣提出隐正则化稀疏快速成像理论,通过数学建模优化数据采集与重建效率,与高密度并行发射接收结合,将临床常规扫描时间缩短50%以上。这一技术成果帮助上海联影医疗科技股份有限公司(以下简称“联影医疗”)在2015年推出首台3.0T高场磁共振设备,使我国成功打破国外技术垄断,成为继美国、德国之后第三个掌握高场磁共振全链条自主技术的国家。
基于此,联影医疗作为牵头单位、郑海荣作为第一牵头人完成的“高场磁共振医学影像设备自主研制与产业化”项目荣获2020年度国家科技进步奖一等奖。
引领全球磁共振技术变革
如果3.0T高场磁共振设备让我国企业拥有了高端磁共振设备市场的入场券,那么5.0T超高场磁共振系统的上市就代表着我国在该领域实现了从“追赶者”到“引领者”的历史性跨越。
2022年,全球首台联影5.0T超高场磁共振系统获批上市,填补了人体超高场全身磁共振持续20余年的国际空白。
据了解,该设备分辨率高达200微米,可清晰捕捉脑血管细微、早期微小肿瘤和神经纤维病变,将早期隐秘肿瘤、帕金森病、阿尔茨海默病等神经退行性疾病早期诊断准确率大幅提升,为肿瘤和脑科学研究提供了全新手段。
这背后离不开郑海荣带领的医学成像科学与技术系统全国重点实验室与联影医疗密切合作。双方开展了5T磁共振高密度射频信号发射接收系统、智能心脏成像技术、全身脂肪定量成像图谱等一批全球领先技术的攻关,项目共产生知识产权72项,其中美国专利9项,发表了60余篇相关论文,在国际磁共振领域引发强烈反响。
同时,医学成像科学与技术系统全国重点实验室副主任梁栋等与联影医疗联合研发,在业界首创LIVEImaging技术,其核心落地成果——世界首台“摄像”磁共振uMRUltra实现从“静态拍照”到“动态摄像”的重大技术跨越,可持续捕捉解剖结构和功能组织活动的高清动态影像,对于人体运动部位的观察、诊断和研究具有重大价值。
目前,相关系统已获得国家药品监督管理局批准,同时通过美国食品药品监督管理局及欧洲CE认证,实现“三证齐全”并正式全球上市。
探索医学技术理论前沿
“高端医疗仪器不是靠引进得来的,而是依靠自主创新‘生长’出来的。”郑海荣表示。
医学技术理论研究是高端医疗设备自主创新的基石。自2015年以来,郑海荣团队提出并实验证实了“超声辐射力能够开关细胞膜上机械敏感离子通道”的科学机理,攻克了万阵元声力发生器、非均匀组织时间反演波束合成和跨介质声力合成控制技术,解决了声波跨颅骨靶向投射难题,成功研制出世界首台无创超声深部脑刺激仪器,实现了颅内多靶点精准调控。
郑海荣团队还将研究领域延伸至超声神经调控和无创脑机接口等前沿领域。目前,郑海荣团队正在开展新一代无创脑机接口核心技术研究,突破全脑神经信息无创成像、磁共振神经影像翻译、基于离子通道调控的神经信息打印技术等颠覆性技术研发,为物理智能、生物智能时代变革提供核心基础设施。
郑海荣认为,当前我们仍处于“数据智能”阶段,人工智能依托大数据与大模型赋能各行业;下一阶段,将迈向“物理智能”,实现AI与实体世界的深度互动;而最终,通过脑机接口的桥梁作用,“生物智能”阶段将有望实现人、机与环境的三元融合,构建智能形态的终极图景。
对于国产设备出海,郑海荣表示:“我们的部分技术指标已达到国际领先水平,下一步的目标是建立全球标准。”
从引进、模仿到自主创新,再到引领全球技术潮流、推动国产设备走向世界,中国高端医学装备完成了破茧成蝶的华丽蜕变,让中国智造闪耀在世界医学舞台。