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精準醫(yī)療,影像先行。
這并不是影像人的自嗨。很大程度上,醫(yī)院硬件條件好不好,主要就看影像科,甚至可以說:影像設(shè)備一定程度上決定著醫(yī)院臨床和科研水平的高度。
以放射科使用率最高的CT為例,從臨床角度,好的CT優(yōu)勢是巨大的,因其“一次成功掃描”的設(shè)計,能縮短診斷時間,減少重復(fù)掃描及隨訪掃描,尤其是在DRG/DIP醫(yī)保支付的大背景下。
因此,自CT配置證放開后,各級醫(yī)療機構(gòu)都在力所能及地配置64排及以上中高端CT。即便是基層醫(yī)療,也不再滿足最基礎(chǔ)的16排CT,出現(xiàn)了強烈的“消費升級”趨勢。
在這樣的背景下,醫(yī)院到底想要什么樣的CT,企業(yè)如何快速制造出高品質(zhì)CT?又如何讓用戶更信任其CT,是又一個我們思考的問題。
一、醫(yī)院想要什么樣CT?
從真實世界的臨床應(yīng)用角度出發(fā),我們認為目前CT市場呈現(xiàn)如下三個檔次:
1)低端CT:涉及所有64排以下CT,主打基層醫(yī)療。
2)中端CT:涉及64排/80排CT,主打二級及以上醫(yī)院主力機器。
3)高端CT:涉及128排/160排CT和256排/320CT(含雙源CT、雙層探測器CT),主打高級應(yīng)用和臨床科研。
不過,無論何種檔次CT,臨床對CT的基本需求都是一致的,即:高性能、高穩(wěn)定性、高清圖像、高通量檢查、高服務(wù)品質(zhì)、低維護成本,其中前四項針對設(shè)備本身:
1)高性能,需要硬件配置高,意味著高轉(zhuǎn)速機架、大功率高壓發(fā)生器、大熱容量球管、高品質(zhì)探測器的共同配合;
2)高穩(wěn)定性,需要硬件布局合理、軟件優(yōu)化好,意味著整機無短板,尤其是球管要耐用。
3)高清圖像,需要合理的kV、mAs及重建算法,意味著高壓發(fā)生器、球管、探測器、重建算法的共同配合;
4)高通量檢查,需要掃描速度快、掃描間隔時間短,意味著大功率高壓發(fā)生器和大熱容量、長壽命球管的共同配合;
因此,綜合來看,為更好滿足用戶需求,制造高品質(zhì)CT,最需要的依然是高品質(zhì)的球管、高壓發(fā)生器、探測器,這恰好也是CT中最重要三大核心部件。
當(dāng)立128排CT解決方案的三大核心部件(來自官網(wǎng))
涵蓋等效30MHU的CT6000球管及冷卻單元、100 kW的CG700/CP700高壓發(fā)生器及高壓電纜、128排的CD500探測器等核心部件。
二、如何選擇三大核心部件?
盡管從關(guān)鍵零部件角度,CT三大核心的確是球管、高壓發(fā)生器、探測器,但從原理、設(shè)計和制造角度,CT的核心是球管和高壓發(fā)生器共同組成的X射線系統(tǒng)、探測器及組件組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),二者基本決定了一臺CT的檔次。
X射線系統(tǒng)
球管
因需要不定期更換,及其動輒上百萬的單價,CT球管已成為醫(yī)學(xué)影像圈最知名的“耗材”。
從CT整機設(shè)計角度,球管涉及功率、管電壓、管電流、焦點尺寸、熱容量、散熱率、陽極轉(zhuǎn)速、冷卻方式、軸承技術(shù)等各種指標性參數(shù);但從用戶體驗角度,球管最重要的還是圖像質(zhì)量、檢查效率、運行成本。
比如,更大的功率,意味著更大管電流輸出,能帶來更好的圖像質(zhì)量。畢竟700mA和1300mA管電流,帶來的圖像質(zhì)量根本不是一回事兒;
比如,更高的熱容量和散熱率,意味著更長時間連續(xù)掃描,能帶來更高通量檢查。畢竟2MHU球管和30MHU球管,帶來檢查效率根本不是一回事兒;
比如,更長的壽命,意味著更低頻率的更換球管,帶來醫(yī)院更低的運行成本。畢竟30萬秒的和300萬秒的球管,帶來的維護成本根本不是一回事兒。
早期,CT搭載的是機械滾珠軸承球管,為進一步提高CT球管的可靠性和散熱率,Dunlee(當(dāng)立)德國漢堡研發(fā)團隊發(fā)明了液態(tài)金屬軸承技術(shù),解決了機械滾珠軸承球管的磨損和噪聲問題,提高了球管的可靠性,對CT、DSA等高端X射線設(shè)備的性能和易用性產(chǎn)生了巨大影響。
為進一步解決壽命和高通量檢查問題,當(dāng)立又推出了第三代液態(tài)金屬軸承技術(shù)CoolGlide,再次帶來性能飛躍。根據(jù)發(fā)表于《RADIOLOGIC TECHNOLOGY》的一項研究“CT X-ray tube lifetime Analysis: A Mear study”,當(dāng)立的CoolGlide球管的平均使用壽命是滾珠軸承球管的3倍。
憑借高可靠性、高熱容量、高散熱率、低磨損率等特點,CoolGlide球管已成為長壽球管的代名詞,也成為中高端CT的標配。
近年來,國產(chǎn)CT球管發(fā)展迅速,已開始進入部分品牌CT的供應(yīng)鏈。不過,從整體表現(xiàn)來看,與Dunlee等進口品牌仍有較大差距。以在國產(chǎn)高端CT上應(yīng)用非常普遍的當(dāng)立CT6000和CT8000系列為例,其平均壽命均在百萬秒以上,即便在三甲醫(yī)院,也能滿負荷運行3年以上。
高壓發(fā)生器
如果球管是攻城略地的將軍,那么高壓發(fā)生器就是運籌帷幄的元帥。要得到精確的X射線,必須精準控制球管的管電壓、管電流,而這一切都來自高壓發(fā)生器。
不過,與普放設(shè)備不相同的是,CT高壓發(fā)生器需要更好的散熱以維持更長連續(xù)掃描時間,需要更小的體積以節(jié)省更多機架空間等。因此,螺旋CT上搭載的高壓發(fā)生器都具備小型、高性能、通用性等特點。
與CT球管類似,CT高壓發(fā)生器設(shè)計技術(shù)復(fù)雜,對可靠性要求也極高,屬于絕對的核心技術(shù)部件,國際知名品牌幾乎占領(lǐng)整個CT高壓發(fā)生器市場,以當(dāng)立CT6000系列搭載的CG700/CP700高壓發(fā)生器為例,其產(chǎn)品具有功率大(高達100kW)、高壓線性穩(wěn)定度高(0.5%)、燈絲電流穩(wěn)定度高(2%)等優(yōu)點。
之所以球管和高壓發(fā)生器密不可分,是因為高壓發(fā)生器就是為球管“服務(wù)”的,二者高度匹配非常重要,否則容易導(dǎo)致X射線的質(zhì)和量均不達標,甚至導(dǎo)致因球管打火引起燒球管或減少球管壽命。因此,在CT選型上,高性能的X射線系統(tǒng)非常重要,但更重要的是互相匹配的球管和高壓發(fā)生器。
比如,在CT實際工作中,打火是非常常見的,會導(dǎo)致X射線輸出暫時丟失,并可能需要重新掃描患者,在醫(yī)療器械領(lǐng)域是非常嚴重的“不良事件”。而高匹配度的X射線系統(tǒng)能大幅減少因球管打火導(dǎo)致的CT操作中斷和重新掃描,從而提高掃描效率和掃描量。
繼續(xù)以當(dāng)立CT8000系列為例,這不僅是球管,而是融合了高壓發(fā)生器、球管、探測器、冷卻裝置和電纜結(jié)的一攬子CT整機解決方案,其搭載的CG700/CP700高壓發(fā)生器與CT8000球管匹配度極高,因球管打火引起的掃描中斷發(fā)生頻率是“3年內(nèi)小于1次”,非常驚人。
當(dāng)立64排CT解決方案:CT4000系列(來自官網(wǎng))
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
探測器
我們知道,CT的關(guān)鍵部件包括主軸承、滑環(huán)、球管、高壓、探測器等,而探測器之所以能成為核心中的核心,不僅是因其占整機成本的1/3,更因其基本決定了CT的高度。比如,從早期的16 排、64 排CT,發(fā)展到今天的128 排、256排CT,甚至未來的光子計數(shù)CT。
因此,所有知名的CT整機廠商,也都有悠久的探測器研發(fā)及制造歷史。經(jīng)過多年“卡脖子”攻關(guān),我國也已成功突破CT探測器核心技術(shù),部分知名CT整機企業(yè)也均使用自研探測器。
值得一提的是,現(xiàn)在優(yōu)秀的第三方OEM廠商已能提供完整的全影像鏈解決方案。對于初創(chuàng)CT企業(yè)來說,探測器整體解決方案對其實現(xiàn)快速開發(fā)也是非常必要的。比如,當(dāng)立提供16 排、64 排、128 排等高端探測器組合,以實現(xiàn)與球管、高壓、甚至整機的最佳同步化和兼容性。
當(dāng)立256排CT解決方案:CT8000系列(來自官網(wǎng))
防散射柵格(ASG)
除閃爍體、硅光電二極管、ASIC外,CT探測器另一個核心組件是防散射柵格(Anti-Scatter Grid,ASG),即準直器,其作用是吸收和過濾從CT探測中散射、折射溢出的X射線,以提高圖像對比度。
因高密度金屬鎢對X射線散射有較強的吸收能力,一般ASG均采用純鎢材料制成。然而,由于其高熔點和大硬度,導(dǎo)致鎢ASG加工非常困難。
全球最大且具ISO13485認證的鎢打印工廠當(dāng)立,在3D打印鎢領(lǐng)域深耕十多年,成功攻克鎢加工難的問題,并將其應(yīng)用于制造復(fù)雜高精度的組件,如2D和3D的ASG,具有剛度強、壁厚薄、密度高、吸收散射輻射多、遮光度好的特點,推動了CT用防散射濾線柵的發(fā)展。
三、如何更有效滿足需求?
近十年來,我國CT行業(yè)蓬勃發(fā)展,不僅成為全球第二大市場,更雨后春筍般涌現(xiàn)出近20家整機廠商,推出了覆蓋從入門到高端的全系列CT,以及各種細分領(lǐng)域的CT。這一方面得益于強大的中國制造,另一方面離不開關(guān)鍵零部件供應(yīng)商在背后的默默支持,大大地降低CT研發(fā)及制造門檻。
比如,為加快新品上市步伐,很多CT整機廠商均在使用優(yōu)秀第三方OEM廠商提供的解決方案,而其中最為人熟知的便是全球最大的第三方影像創(chuàng)新者及制造商之一:當(dāng)立,因為國內(nèi)外幾乎所有CT整機廠商都是其用戶,畢竟最核心的部件,當(dāng)然要用更好的,尤其是代表未來主力需求的中高端CT領(lǐng)域。
以當(dāng)立最頂級的、面向256排的CT解決方案Xpert-CT8000系列為例,提供了經(jīng)大量集成測試驗證完美匹配的一攬子解決方案,涵蓋100kW單極高壓發(fā)生器、30MHU等效熱容量液態(tài)金屬軸承球管、16cm寬體探測器、3D防散射準直(ASG)等目前業(yè)界最先進的硬件。
除最頂級的CT8000外,當(dāng)立還提供了涵蓋從64排檔次CT的CT3000系列、CT4000系列,到高端CT的CT6000系列等解決方案,也均由經(jīng)大量集成測試驗證相互之間可完美匹配的單獨構(gòu)件組成,涵蓋從高壓、球管、探測器等核心部件,到冷卻裝置、電纜等所有關(guān)鍵零部件,助力整機廠商加快新品上市步伐。
比如,面向常規(guī)應(yīng)用的64排CT解決方案:當(dāng)立Xceed-CT3000系列,涵蓋0.5秒轉(zhuǎn)速、X軸飛焦點、19MHU等效熱容量、CoolGlide技術(shù)球管,以及與其高度匹配的60kW雙極高壓、4cm寬探測器,滿足絕大多數(shù)臨床應(yīng)用。
比如,專為冠脈檢查打造的高端64排CT解決方案:當(dāng)立Xceed-CT4000系列,將高壓升級至80kW,將球管升級至0.33秒轉(zhuǎn)速、25MHU等效熱容量,滿足幾乎所有臨床應(yīng)用。
比如,面向高端應(yīng)用的128排CT解決方案:當(dāng)立Xpert-CT6000系列,除搭載8cm探測器外,其他與最頂級的CT8000系列幾乎一模一樣,滿足高級檢查和臨床科研等前沿應(yīng)用。
當(dāng)立中高端CT整體解決方案(原創(chuàng))
作為最復(fù)雜的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備之一,CT因為要轉(zhuǎn),故障率會比其他設(shè)備高得多。除球管、高壓、探測器等關(guān)鍵零部件外,CT整體架構(gòu)設(shè)計也非常重要,一方面保證了CT長期穩(wěn)定運行,另一方面保證故障后能快速維修,即高品質(zhì)CT是設(shè)計、組裝和調(diào)試出來的。
因此,除關(guān)鍵零部件外,CT整機廠商可能還需要整機解決方案,以Dunlee Solutions+為例,在研發(fā)階段提供量身定制組件以及組件集成,在生產(chǎn)及交付階段提供對零部件技術(shù)支持,助力CT企業(yè)提升其行業(yè)競爭力。
這就是當(dāng)立,有能力在CT的前期設(shè)計、裝配集成、生產(chǎn)調(diào)試、后期運行等所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)向整機廠商提供全程技術(shù)支持,從而助力其與時俱進、更好滿足市場需求。
作為一家獨立、中立的關(guān)鍵零部件供應(yīng)商和全影像鏈解決方案提供商,為更好地服務(wù)中國市場,當(dāng)立又提出了“本土化”策略,打造了“全鏈條”布局,以領(lǐng)先的整合性及解決方案助力中國醫(yī)療影像行業(yè)的長足發(fā)展,一方面進一步推動國內(nèi)醫(yī)療影像市場的升級,向高端邁進;另一方面,又以足夠高的高品質(zhì)、足夠大的經(jīng)濟性,讓基層及各級醫(yī)療機構(gòu)觸手可及。(轉(zhuǎn)自醫(yī)工研習(xí)社)
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