近些天医疗设备领域传来了一则大新闻,我国纳米维景公司研发了一台相控阵CT,给这个行业带来了一场“八级地震”。
相控阵CT的各项性能远超国外同类别的机械旋转式扫描CT,这意味着工业皇冠上的明珠又被我们摘下来一颗。

CT也叫“计算机断层扫描”,利用波长短、穿透力强的X射线束对人体部位进行断层扫描,探测器接收反射的X射线信号,然后将其转化为电信号。经过计算机处理后,就可以建立人体内部器官和组织图像,这样医生就可以根据图像来诊断疾病。
传统的CT结构X光源和传感器是要旋转的,里面的核心部件都安装在一个旋转的框架上。就像这样,这是老式CT外壳打开后的样子,上面安装着X射线发射球管和对侧的探测器。

当检查开始时,发射球管会发出极细的扇形或锥形X射线束穿透人体特定部位。由于人体内的骨骼、肌肉、体液、器官等等对X射线的吸收程度不同,如此一来探测器接收到信号强弱也不一样。虽然CT图看起来人体是透明的,但是各组织的明暗程度不一,有清晰的轮廓。不过,只从一个角度拍摄,无法实现三维空间的定位,得到的只能是模糊的二维重叠影像。

所以机器内部的旋转框架就要持续高速旋转,转速通常为每秒钟几圈,电机驱动框架带着球管和探测器围绕检查者进行360度多角度拍摄。
有旋转,就会带来一个不可避免的问题——设备抖动。即便人感觉不到这种抖动,但是X光是非常敏锐的,对它的影响很大。这就导致传统CT的拍摄精度不够,5mm以下的结节病灶很难观察清楚,这样会导致漏诊。很多早期的癌症没有及时被发现,最后拖到了不可挽回的地步。

而相控阵CT就不需要旋转,它通过电子控制,精准操纵环形排列的无数个微型X射线发射单元,以纳秒级的速度轮流发射射线。就像一圈流水灯,在这个CT中没有动的部件,设备非常安静,带来的精度提升也是相当震撼。

传统CT的像素为512×512,我国的这台相控阵CT像素是3072×3072。在空间分辨率上,它比传统CT提升了64倍,时间精确度提升了3倍,每一次扫描,计算机获取的数据是传统CT的144倍。
看到这里,不知道有没有小伙伴担心,老式CT用一两个X灯,相控阵CT用这么多灯源,探测精度是提升了很多,但是辐射恐怕也高吓人吧?

还真不是,前面说了,它这个“灯”不是同时开的,而是通过控制前一个发射球管发射完之后关闭,下一个球管再发射,单个球管的功率比不上老式CT的发射球管。仔细想一想,在相同时间情况下,是不是辐射的总强度更小?
纳米维景公司为了制造这台相控阵CT花了很多心血,比如,传统CT用的是积分探测器,这制约了CT像素的提升。而且中国各大医院进口的CT如果这个部件坏了,还需要到国外找原厂家更换,维修时还不能乱动,外国可以远程锁死,这是完全不想让中国获取一丁点相关技术啊。

不过这个积分探测器很差劲,在研究相控阵CT时,相关团队选择了国外最先进的第二代光子计数探测器,后来发现还是不行,最终自研了光子流探测器。
这个探测器花费了很多人力和财力,它需要好的感光芯片,还要在芯片上长出晶体,光这一部晶体生长就有几十道工序,要摸索出一条生产线,甚至很多机器也需要从头开始研发。

经过这么多年的努力,纳米维景公司抱着的已经是一棵参天大树了。
2015年,也就是十年前,中国医疗设备进口数额足足有173亿美元,虽然出口的更多,但都是便宜、廉价的设备,比如注射器、镊子等等。中国高端医疗设备严重依赖进口,美国通用电气、德国西门子、荷兰飞利浦等知名企业在中国大笔捞金,日本的医疗器械也在中国大卖。
当时国内并没有多少企业选择自主研发,所以市场基本是被国外垄断的。平心而论,当时国外的医疗设备的确很好,但是这两年中国不断传来好消息,达到和超过外国企业的设备还有很多,但相控阵CT无疑是最亮眼的那个。