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米乐M6公司动态

米乐M6追光十年|闯入“无人区”他们研发出全球领先的国产医学影像设备

作者:小编 点击: 发布时间:2024-06-11 13:51:57

  米乐2014年5月,习在上海考察时提出“加快向具有全球影响力的科技创新中心进军”,上海的发展定位从“四个中心”拓展为“五个中心”。参与研制“天舟”、“神舟”、“羲和”、“祝融”等一批国之重器,推动C919国产大飞机、首艘国产大型邮轮问世……十年来,上海科创硕果累累

  在上海国际科创中心建设十周年之际,澎湃新闻推出“追光十年”特别策划,聚焦上海科创迈向“全球影响力”之路的十个侧面,解析上海打造科技强国建设重要引擎的动力源泉。

  PET/CT全称“正电子发射/X射线计算机断层成像系统”,这是辅助医生检查和发现重大疑难病症的一双“火眼金睛”。PET/CT一度被誉为“现代医学高科技之冠”,作为医学分子影像领域的一项革命性设备,其研发难度之大可想而知。

  十多年前,这一领域被少数几家跨国巨头占据,如何突围而出、自主研发出赶超国际领先水平的国产PET/CT,并持续创新迭代?来自上海联影医疗科技股份有限公司(以下简称联影医疗)的一支科研团队,用13年时间实现了一系列突破,创造了诸多第一:从有着业界最小尺寸晶体的PET/CT uMI 510,到业界首款2米轴向视野PET/CT uEXPLORER,再到业界最高时间分辨率的PET/CT uMI Panorama,他们一次次深入“无人区”。

  更让人意想不到的是,这群研发人员的年龄大多在25-35岁之间。敢拼敢闯,这股年轻力量推动着中国医疗科研冲向最前沿。

  王超还记得,2023年2月,当联影医疗发布业界首款全芯无极数字PET/CT uMIPanorama之时,吸引了来自全世界的目光——该产品验证了中国科学家的自主研发实力,代表了国产数字化PET/CT无论在空间分辨率、时间分辨率和定量准确性等各个方面,都已经走在了世界前列。

  王超介绍,最新一代PET/CT uMI Panorama在此前联影医疗自主研发的PET-CT的基础上推陈出新,打造出了“中国芯”、“AI脑”,首次在业界实现180皮秒量级超高时间分辨率。

  而在十几年前,这一切很难想象。那时,王超还在美国从事科研。是联影医疗的创立,让王超萌生了回国投身医疗设备研发的想法。

  早在2011年,上海已呈现出医疗器械产业集中度高的特点,雄厚的制造业基础、开放的对外环境、集聚的高端人才,让上海吸引了诸多行业企业落子,联影医疗正是在这样的时代背景下扎根上海。也是在那时,王超选择加入公司,成为分子影像设备研发团队的成员之一,随后逐渐成长为团队带头人。

  “在这之前,我在美国一所大学担任研究员,已经有了五年的工作经历米乐M6。”王超回忆道,当时中国与欧美国家之间的研发实力差距很大,“那时,美国、欧洲等国有很多人在从事分子影像设备的研发,高水平的实验室也很多,但真正商业化的产品很少,中国国内也没有任何这样的产品,但国内用户的需求却有很多,因此我们希望可以研发出这样的产品,来造福患者。”

  在王超看来,PET/CT对于推动精准医疗、提升医疗水平意义重大。他介绍,通过PET和CT联合成像,通过引入放射性核素进行显像,不仅呈现了传统影像设备可以看到的组织结构形态,还能精准捕捉到细胞功能层面的变化,譬如肿瘤的代谢情况如何、是否发展转移等等,从而一目了然地看到肿瘤在全身的分布状况,“随着人类对于健康的重视米乐M6,它的重要性在临床上越来越突出”。

  王超坦言,当时,研发团队面临的竞争对手是跨国企业“GPS”,即通用电气、飞利浦、西门子医疗,“想要突围,必须实现产品全链条的自主创新,做世界最领先的产品。”

  回国后,王超和研发团队要做的第一件事,就是将光子探测器的空间和时间分辨率提到最高,同时实现核心元件的自主研发,其中就包括探测器晶体、芯片的国产化。

  王超(左一)及PET/CT uMI Panorama研发团队成员,一同讨论研发细节问题。

  一台PET/CT的研发,涉及多个核心部件与软硬件,其中光子探测器是极为关键的一步,“PET/CT的原理是,接收人体注射显像剂后、产生的不同方向的伽马光子,通过精确测量两个光子到达探测器的位置信息和时间信息,把病灶定位在一个精准的区域里。”王超介绍,光子探测器的空间和时间分辨率越好,探测的精度越高,设备就可以在短时间获得高质量的图像,对病灶的识别就越准确。

  “在研发过程中,我们改良了晶体的工艺,使它的尺寸达到业界最小的2.76mm,从硬件上保证了更高的空间分辨率。”王超进一步回忆,还有一项其独创的钻石镜面工艺,将光传输效率较传统晶体工艺提升了30%,为系统更高时间分辨率奠定了基础。2.76mm晶体最终被应用于最新一代PET/CT uMI Panorama光子探测器。

  晶体之外,芯片也是探测器的核心部件。“当时,国外研发的探测器时间分辨率普遍水平在300皮秒到400皮秒,我们的目标就是要优于这个水平,希望是好于200皮秒。”王超说,时间分辨率要提升,芯片研发是关键。

  作为王超研发团队成员之一,研发工程师褚少平全程参与了最新一代PET/CT uMI Panorama光子探测器的研发过程,“整个探测器中,芯片必须要实现自主研发,前后我们花费2年半时间,研发了3版才达到了最好的性能。”

  褚少平回忆,第一版芯片,他们做到了时间分辨率500-600皮秒,第二版芯片,则达到了国内当时最好水平——280皮秒,但当时业界最新最高标准已经达到214皮秒。“我们只能不断追赶,不断做技术优化,去打破国际最新标准。”褚少平说。

  又花了近1年时间,团队终于实现了200皮秒以下的标准,实测达到了180多皮秒。“这最大程度上提高了芯片的处理性能,压低噪音,从而去精准识别存在噪声里面的光子信号。” 褚少平说。

  研发不止于此。如果说探测器是PET/CT的一双眼睛,那么此后影像链的研发,犹如塑造强健骨骼并注入新鲜血液 。

  “探测器的数据量很大,带宽也很大,影像链系统需要与探测器进行数据通信,从探测器的海量数据中提取真正有效的信息,去伪存真。”参与影像链开发的研发工程师李俊表示,在整个研发过程中,影像链在硬件上进行了非常大的升级,提升了整体性能,使得数据得以充分的释放,“这前后花费了4年时间”。

  除了影像链,PET/CT的探测器也少不了“算法”的加持。“整个探测器需要一套物理算法,‘算法’直接面向医生,提供用于医生诊断的影像图。”参与此项研究的工程师徐涵聪介绍。

  徐涵聪说,PET/CT图像重建算法要紧扣临床诊断需求,持续创新。“目前,我们的‘算法’仍然在不断地进化,技术的研发要紧跟时代的发展,不断推陈出新。此前我们研发出来的一套全新高级应用算法,前后历时2年多时间米乐M6,推出多个业界首创的临床应用功能,提供了更为精准的诊断图像。”

  “一台PET/CT的研发是一个系统,不单单是一个硬件产品,这背后集结了诸多不同科研领域研发人员的持续接力创新。”在王超看来,这是一个需要动力和毅力的过程,对于其所在的研发团队来说,内在驱动力就是临床需求。

  “随着时代的发展,对疾病的探测是希望医生看得越清楚越好,看得越精准越好。这个需求始终存在,我们研发医疗设备就该做到越来越好,不断创造更多价值,为更多有需求的医患服务。”王超说。

  2023年2月,全新一代PET/CT uMI Panorama在医疗机构开展应用时,得到了诸多医生认可——不仅仅是扫描速度超过以往任何一代产品,其成像也更为精准清晰。

  “在过去,我们无法想象能做成这样一款高精尖的医疗设备。而用了不到10年时间,我们挑战高难度,再次超越了现有的技术水平,把所有治疗参数都提高到了最高水平,我们真的做到了!”王超仍难掩激动。

  王超表示,在研发过程中,研发团队也在不断关注新的技术力量,如半导体的发展、人工智能技术的兴起,并尝试注入AI算法、深度学习等新技术,这些都在帮助团队思考如何优化传统的技术,进一步提高PET/CT的性能。

  眼下,由联影医疗首先推出的“长轴”分子影像设备已经成为一股技术风潮,引领着整个行业的发展。

  “简单来理解,长轴就意味着PET的宽度,从头顶到大腿的扫描只需一个床位即可完成。”王超解释称,常规PET/CT受制于15cm-30cm的轴向视野,采集影像时间较长,长轴向视野可以使短时间采集优势更为明显,也可以使放射性示踪剂的辐射剂量更低,适合更多患者,更重要的是可以实现从传统的“3D静态成像”到“4D动态成像”,具有极高的科研价值。

  国产PET/CT的出现,也使得PET/CT的价格大幅度下降,“降价的同时,设备的性能也变得更好了。”王超表示,目前,国产PET/CT已经在美国和欧洲都拿到了获批上市的许可证,联影医疗的分子影像设备迄今也已装机数百台,并入驻日本、澳大利亚、新西兰、印度、意大利等多个国家,其中不乏像美国加利福尼亚大学戴维斯分校、耶鲁大学、意大利博洛尼亚大学医学院等一批全球顶尖机构。

  联影医疗uMI Panorama研发团队部分成员,整个团队成员年龄基本在25-35岁。

  或许,你很难想象,这个研发出国产PET/CT的联影医疗分子影像团队,其成员大多年龄在25-35岁。

  今年33岁的褚少平于2017年中科大博士毕业后加入联影医疗,在他看来:“公司给我们提供了强大的平台,以及研发所需要的资金、技术和合作,使得我们可以义无反顾地去投身研发。”

  今年35岁的李俊则表示,真正吸引他留在联影医疗的是其高端医疗设备领域的绝对领导力,同时,公司重视员工的发展和培养。“加入公司后,我就开始独立负责一些工作,工作3-4年后就已经参与到高端设备的研发设计中。在这里,我的伙伴中有国内高学历顶尖人才、海归人员,大家敢闯、敢想,能和这样一群人在一起工作很开心。”

  联影医疗最新披露的2023年年报显示:该公司作为中国市场头部的分子影像设备厂商之一,按照国内新增市场金额口径统计,PET/CT和PET/MR连续多年实现中国市场占有率排名第一。国际市场方面,公司业务已覆盖亚洲、美洲、欧洲、大洋洲、非洲超65 个国家和地区。

  “这些年里,得益于上海的科创资源,联影得以与一大批学界、业界的伙伴深度合作,其中有众多高校、科研院所、顶尖三甲医院。未来,我们将会不断开拓新的技术,让更多更优的国产分子影像设备出海远航,让中国的先进医疗科技造福世界更多患者。” 联影集团董事长薛敏表示。


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