國外領(lǐng)先了幾十年，我國企業(yè)還有機(jī)會(huì)嗎？“追光”十年，他們終于迎頭趕上

睜開眼睛，光進(jìn)入視線——這個(gè)過程，大約是萬億分之一秒，也叫做1皮秒。1皮秒轉(zhuǎn)瞬即逝，卻讓聯(lián)影醫(yī)療分子影像研發(fā)團(tuán)隊(duì)投入10年精力。

今年，聯(lián)影醫(yī)療首次將分子影像設(shè)備時(shí)間分辨率提升到200皮秒以內(nèi)，達(dá)到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。從追趕、并行到超越，聯(lián)影醫(yī)療在國外領(lǐng)先了幾十年的賽道迎難而上，走上高質(zhì)量發(fā)展快車道。

(資料圖片僅供參考)

站在“負(fù)起點(diǎn)”

pet-ct全稱為正電子發(fā)射斷層與計(jì)算機(jī)斷層顯像，被譽(yù)為觀測人體內(nèi)部的“哈勃望遠(yuǎn)鏡”，在腫瘤方面的應(yīng)用占其臨床應(yīng)用的90%以上，是腫瘤篩查診斷的“神器”。

十多年前，聯(lián)影醫(yī)療決定進(jìn)軍pet-ct。創(chuàng)業(yè)之初，聯(lián)影醫(yī)療分子影像事業(yè)部核心團(tuán)隊(duì)前往醫(yī)院調(diào)研，了解行業(yè)需求。“我清楚記得的那個(gè)場景，我們說聯(lián)影要做pet-ct，醫(yī)院的人露出了驚訝的表情。”聯(lián)影醫(yī)療分子影像事業(yè)部現(xiàn)任副總裁安少輝至今記得那一幕，雖然沒有直說，但“不可能”這三個(gè)字已經(jīng)寫在了對(duì)方臉上。

產(chǎn)品還“飄在天上”，業(yè)界也不看好，安少輝形容當(dāng)時(shí)是站在“負(fù)起點(diǎn)”前行。“只有第一代產(chǎn)品做出來的時(shí)候，我們才有資格說自己站在了起跑線上。”

可是，光站在起跑線還不夠。聯(lián)影醫(yī)療的對(duì)手是西門子、通用電氣、飛利浦等行業(yè)巨頭，這些外企已經(jīng)壟斷市場，在醫(yī)療行業(yè)里的認(rèn)可度更高，哪怕聯(lián)影醫(yī)療造出了pet-ct，又有誰愿意買單？

創(chuàng)業(yè)不能光靠一腔情懷。要打破壟斷突出重圍，聯(lián)影醫(yī)療明確了兩個(gè)目標(biāo)。一是自主創(chuàng)新，否則依賴國外的芯片、算法等核心技術(shù)，永遠(yuǎn)只會(huì)被別人卡著脖子走；二是人無我有、人有我優(yōu)，要比市場上的設(shè)備做得更好，才有可能讓客戶買單。

pet-ct的原理是接收發(fā)自人體不同方向的伽馬光子，通過測量兩個(gè)光子到達(dá)探測器的時(shí)間差，可以把病灶定位在一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)。時(shí)間分辨率數(shù)值越小，探測的精度越高，對(duì)病灶的識(shí)別就越準(zhǔn)確。

當(dāng)時(shí)，業(yè)界普遍水平在300到400皮秒左右。能不能打破行業(yè)紀(jì)錄，把時(shí)間分辨率降到200皮秒以下？為此，聯(lián)影醫(yī)療決定設(shè)計(jì)專用芯片、算法，打造高性能、小型化的探測器。

鑄心造魂

“研發(fā)芯片并不是我們專長。”聯(lián)影醫(yī)療分子影像事業(yè)部總裁王超回憶，外部支持團(tuán)隊(duì)聽到嚴(yán)苛的指標(biāo)后，紛紛畏而卻步。“時(shí)間不等人，我們沒有退路，只能自己干。”

研發(fā)芯片那幾年，還沒等到過完年，大年初二，聯(lián)合聯(lián)影微電子團(tuán)隊(duì)成員就陸續(xù)回公司了。

“當(dāng)時(shí)真是夜以繼日地在做，想盡一切辦法拼命去提高各方面性能。”聯(lián)影醫(yī)療分子影像事業(yè)部資深總監(jiān)劉士濤說。

不過，并不是所有努力都能換來回報(bào)。“在第一版芯片出來的時(shí)候，其實(shí)沒有達(dá)到我們的預(yù)期。”那時(shí)候，安少輝心里其實(shí)是沒有底的，“我也會(huì)質(zhì)疑，我們自己的設(shè)計(jì)路線到底對(duì)不對(duì)？”

自研芯片的難點(diǎn)在于“摸黑前行”。芯片被封在探測器里，根本不知道是哪里出了問題。“我們只能從芯片輸出的蛛絲馬跡上，去探尋芯片里面到底是哪個(gè)模塊沒有達(dá)到要求。就這樣一點(diǎn)一點(diǎn)摸索，找到問題、解決問題。”

從芯片的晶體到加工尺寸再到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列嘗試。第二版芯片做出來以后，時(shí)間分辨率從400多皮秒降低到280多皮秒。“已經(jīng)算是業(yè)界比較好的指標(biāo)了，但是離我們的預(yù)期還是差了一點(diǎn)點(diǎn)。”安少輝說。

王超說：“想做行業(yè)引領(lǐng)者，怎能不冒點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)。200皮秒這道關(guān)口，我們一定要跨過去。”

每降低1皮秒，研發(fā)難度幾何級(jí)增加。“如果我們的電路方面再做一些改進(jìn)，是不是有希望達(dá)到200皮秒以下？”“從單晶體到多晶體對(duì)芯片影響不同，是不是可以嘗試不同晶體模塊？”……一塊小小的芯片上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)投入了大量的時(shí)間和精力。

除了芯片，國產(chǎn)pet—ct還需要“有自己的靈魂”——算法。分子影像事業(yè)部高級(jí)總監(jiān)董筠說：“pet傳統(tǒng)的算法是迭代的，信號(hào)提升的同時(shí)，噪聲也在增加。”

董筠帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)業(yè)界尚未涉足的人工智能算法，其優(yōu)勢是可以對(duì)輸出的圖像進(jìn)行“學(xué)習(xí)”，在把噪聲控制住的基礎(chǔ)上，逐漸提升信號(hào)質(zhì)量，讓掃描時(shí)間更短一些、用的藥更少一些。

第三版探測器做出來的時(shí)候，安少輝心里依舊沒有底。不過，測試結(jié)果顯示，新一代數(shù)字化探測器時(shí)間分辨率突破了200皮秒，達(dá)到了190皮秒級(jí)。

“從此，在高端醫(yī)療影像設(shè)備這條西方人領(lǐng)先了幾十年的賽道上，我們終于在彎道處‘迎頭趕上’了！”董筠說。

聯(lián)影醫(yī)療研發(fā)的pet-ct

更艱難的路

聯(lián)影醫(yī)療最新一代的分子影像設(shè)備陸續(xù)交付到醫(yī)院后，醫(yī)生第一個(gè)反應(yīng)是特別驚喜。不僅因?yàn)閽呙杷俣雀欤瑘D像質(zhì)量也更高了。

高質(zhì)量圖像不單依賴于pet-ct某一性能指標(biāo)的提升，而是要同時(shí)實(shí)現(xiàn)空間分辨率、時(shí)間分辨率、靈敏度和軸向視野的全方位突破。這背后依靠的是探測器的模塊化設(shè)計(jì)。

“像搭積木一樣，我們可以根據(jù)客戶的需求定制功能，賦予影像設(shè)備更大自由度。”劉士濤說。

大約一個(gè)魔方大小，這就是聯(lián)影醫(yī)療研發(fā)的探測器模塊。從底層元器件、核心零部件到整機(jī)系統(tǒng)，聯(lián)影醫(yī)療聚沙成塔，實(shí)現(xiàn)全鏈自主可控的垂直創(chuàng)新體系，打破了我國高端醫(yī)療裝備依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀。

去年，在醫(yī)療影像設(shè)備領(lǐng)域，聯(lián)影醫(yī)療全國影像新增市場綜合占有率第一，其生產(chǎn)的多款高端醫(yī)療裝備已能與外資巨頭抗衡。目前，聯(lián)影醫(yī)療向市場推出90余款完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，入駐全球50多個(gè)國家的上萬家醫(yī)療機(jī)構(gòu)。

為服務(wù)國家戰(zhàn)略，聯(lián)影醫(yī)療正向著基礎(chǔ)研究的“無人區(qū)”挺進(jìn)，走更艱難的路，從科學(xué)體系的源頭助推我國醫(yī)療行業(yè)發(fā)展。安少輝說：“創(chuàng)新不是有一波人突然就完成了創(chuàng)新，創(chuàng)新實(shí)際上是一個(gè)過程。大家一點(diǎn)點(diǎn)尋求突破，最終才能發(fā)生改變。”

“高端醫(yī)療器械研制，我們不只是追趕者，還要有信心當(dāng)引領(lǐng)者。”王超說，10多年前，聯(lián)影醫(yī)療啟動(dòng)開發(fā)pet-ct時(shí)，很少人相信能做成。7年前，我們提出飛行時(shí)間突破200皮秒目標(biāo)時(shí)，大家也不看好。“現(xiàn)在，我們都做到了。”

本文作者：俱鶴飛 宰飛

題圖來源：圖蟲

圖片編輯：笪曦

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