核心部件攻关迫在眉睫，国产高端医疗设备如何突破“卡脖子”技术？
“医疗装备是卫生健康事业的重要基础，事关人民群众的生命健康和产业的高质量发展全局，去年8月国务院审议通过《医疗装备产业高质量发展行动计划（2023－2025年）》，旨在提高我国医疗装备产业的现代化水平，加强补齐我国高端制造业的短板。国家在重点研发计划中设立关键共性技术类的专项，聚焦前沿技术，突破卡脖子技术，开展技术研发和产品应用，为创新产品参与国际竞争提供很好的支撑。”近日，在“十四五”国家重点研发计划“诊疗装备与生物医用材料”重点专项“基于无线功率传输技术的CT滑环研发与应用”项目启动会上，上海市科委生物技术和医药处一级主任科员吴琨强调。
近年来，我国医学影像设备研发技术持续提高，技术难题被逐步攻克，不断打破进口垄断市场格局，目前我国CT设备市场呈国产化、高端化趋势。
尽管我国高端医疗影像设备已经实现了国产整机替代，但仍有一些关键核心技术及关键部件方面还未实现自主可控的研发。基于无线功率传输技术的CT滑环仍为跨国企业所主导，在西门子和GE的高端产品中已经实现了高速无线功率传输滑环技术的应用。
突破核心零部件的技术瓶颈，为国产高端CT前沿技术发展赋能，提高国产医疗影像设备及零部件的市场占有率至关重要。
核心部件攻关迫在眉睫
随着我国国民生活水平的提高，民众的健康意识也在提高。伴随着人口老龄化问题的加深，慢性病患者的人数持续上升，对高品质的医疗服务需求持续增加，国内市场对医学影像设备的需求也快速增长。
医学影像设备市场是医疗器械行业中技术壁垒最高、市场规模最大的细分市场之一，在市场需求及政策红利的双轮驱动下，中国医学影像设备市场将持续增长，2020年市场规模已达到537亿元，预计2030年市场规模将接近1100亿元，年均复合增长率预计将达到7.3%。
CT设备以其准确、无创、无痛的优势，以及图像扫描迅速、清晰的特点，越来越被广泛应用于临床中。CT市场在医疗影像设备中是占比最大的细分市场，从国内CT设备市场来看，2022年中国CT设备市场规模约为188亿元，同比上涨25.33%，2015-2022年期间复合年增长率为15.9%。随着我国医疗健康行业投入增加，分级诊疗的推行，未来CT市场将保持高速发展。
联影医疗医疗功率部件事业部总裁、项目负责人褚旭指出，滑环是CT的核心部件之一，在系统中起到的作用是作为旋转机架旋转侧和静止侧能量和信号交换的媒介。传统的碳刷滑环是在机械的状态，靠接触的方式把能量和信号从静止侧和旋转侧进行传递。而基于无限功率传输的滑环，最大的变化是把机械的功率传递装置改成了旋转变压器为核心的无限功率传输。
基于无限功率传输技术的CT滑环主要具有四种优点：一是把旋转侧很多功率变换的模块转移到静止侧，从而使旋转侧可以容纳更多部件，进一步提升它的功能，实现更高级的功能，包括在高端CT上使用非常广泛的能谱扫描Fast kVp技术、双源技术、高级球管控制等；二是，电能的传输方式由摩擦机械接触式改为高频次耦合方式，这样没有磨损，因此也不需要维护，这对于提高CT系统的可靠性非常有帮助；三是，在该技术中通常使用更高功率传输的频率，可以有更高的kV/mA响应速度，以及更小的磁路、电路的体积和重量，这对于未来做kV/mA调制，降低病人的剂量以及更高的机架的转速都有很大的帮助。四是，这个是用在高端CT上的技术，需要更高数据的传输率来支持高转速和能谱扫描。
目前我国高端医疗影像设备已经实现了国产整机替代，但仍面临一些关键核心技术及关键部件方面还未实现自主可控的研发。
上海联影医疗科技股份有限公司总经理兼联席首席执行官谭国陞在上述项目启动会上表示，此前十年中国的CT设备突飞猛进，但是在一些关键核心技术或者是部件方面还没有完全得到自主可控的研发。“今后新的技术不断推进，我们要在新的技术、新的部件方面做一些布局，无线功率传输滑环的技术必将是对中国CT产业包括对今后CT新技术发展起到一个非常好的助推作用。”
由于基于无线功率传输技术的CT滑环的功率传输方式变为无线耦合的方式，整个电路系统需要重新构造，涉及大量部件级的关键技术需要攻克，主要涉及三个方面：一是高频率高功率高效率和高转速的旋转变压器技术，二是无线功率传输链路中功率电路和控制技术，三是强EMI环境下多通道高传输率、高可靠性的信号同步传输技术。
CT设备如何实现高端化？
根据中商产业研究院数据，从市场竞争格局来看，全球CT市场中行业主导者所占市场份额集中度较高。2022年全球CT市场销售额达到了434亿元，预计2029年将达到536亿元，年复合增长率（CAGR）为2.6%（2023-2029）。从国际市场占有率和排名来看，前五大厂商有GE医疗、西门子医疗、飞利浦、东芝和岛津等，占据全球市场近90%的市场份额。
而在业内人士看来，CT整机的临床应用方面，还需要解决三方面问题：一是基于无线功率传输滑环国产高端CT整机的集成和产业化应用；二是无线功率传输CT滑环的检测方法及其可靠性的验证方法研究；三是基于国产无线功率传输滑环CT整机在临床应用中的对比评价有效性验证和整体运行的可用性评价。
在上述层面，在跨国企业西门子和GE的高端产品中已经实现了高速无线功率传输滑环技术的应用，以该技术为基础分别实现了电源kV瞬时切换，可以做能谱扫描以及双源的架构，它的转速GE已达到0.23秒，功率最高已达到120kW，数据的传输率最多达到40GB。
对此，吴琨介绍，上海积极支持相关单位申报国家重点研发计划，为研发和产业化进行有力支撑。“科委有创新产品支持，例如，我们有创新医疗器械的临床应用示范项目，最近也在研究创新药械出海的问题，关注创新药械‘出海’所涉及的关键环节，以提升我国临床研究临床试验能力，让国内临床试验数据更多为世界上主要的监管机构所认可，同时提升国产企业在海外开展临床试验、临床研究的能力，使得国内和国际的标准对标，提升上海临床创新生物医药产品在世界上的话语权，参与国家的竞争。”
在市场规模持续扩大与政策支持的背景下，面向未来高端CT设备的发展趋势，具备较强技术研发能力及产业化能力的国产CT设备生产企业有望迎来稳定的增长期。
不过，也有券商医药行业分析师对21世纪经济报道记者指出，对基于无线功率传输技术的CT滑环应用面临的挑战，亟需突破其部件级关键技术，并将这些创新成果应用于最新一代国产高端CT整机中，为未来进一步提高扫描速度、实现能谱扫描、提高分辨率以及降低剂量等前沿技术的发展奠定坚实基础。
“除此之外，我国医疗器械企业要打破跨国公司的专利壁垒，从根本上解决关键部件的‘卡脖子’问题，引领高端医学影像技术的新发展，需要注重与上下游企业建立合作，产学研相结合，共同推动基于无限功率传输技术的CT滑环创新应用。”上述分析师强调，高端医疗设备行业是一个集多学科交叉、人才密集、知识密集和创新密集等特点于一体的高新技术产业。与全球相比，我国医学影像设备行业一直呈现行业集中度低、企业规模偏小、中高端市场国产产品占有率低的局面。
中国生物技术发展中心化学药与医疗器械处项目主管杨阳指出，虽然目前高端医疗影像设备已经实现了国产整机替代，但是还存在供应链底盘不稳不安全的问题，因此提升产业链前端铺设、加强对核心部件原材料攻关，提升产业链自主可控能力，也是设立CT滑环项目的初衷。
“我们希望充分发挥龙头企业的带动作用。目前国内从事零部件关键原材料自主研发的企业还是比较少的，能够提供医疗器械产品开发要求的供应方更是凤毛麟角，只有发挥龙头企业的担当，突破供应链卡脖子技术，才能保证供应链的自主可控。”杨阳说。
