高场磁共振烙上“中国印”

戴上降噪耳机，躺上检查床，在磁场内停留数十分钟，影像资料就此被精确探查、记录……磁共振，对于心脑血管疾病、神经系统疾病、肿瘤等重大疾病患者来说并不陌生，是很多疾病影像诊断的“金标准”。但与此同时，磁共振核心技术长期被国外垄断，设备依赖进口、价格高昂、装备不足、检查费用高等困境存在已久。

由上海联影医疗科技股份有限公司（简称“联影医疗”）牵头，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）郑海荣研究员为项目首席科学家，多家单位参与，历时多年完成的“高场磁共振医学影像设备自主研制与产业化”项目改变了上述局面，开启了国产高场磁共振装备的技术和产业破冰。近日，该项目获得2020年度国家科技进步奖一等奖。

“甜甜圈”被外国垄断了

人们眼中的磁共振设备，由检查室内的一张活动检查床，以及顶端套着的一个硕大的“甜甜圈”样环状物组成。如果把它搬上中学课堂，物理老师大概会这样向学生们讲述：“甜甜圈”就像一个大号磁体，当检查床载着人进入磁体内，人体内的氢原子核受到磁场特定频率的射频脉冲会整齐排列；发射无线电波屏蔽磁场后，氢原子核又会归于混乱。影像科医生利用这一设备，通过健康与病变组织的不同变化来“看清”人体组织。

因为没有放射性、无创、成像精度高，可以从结构、功能等多个层面对人体内部组织进行深入细致的观察与分析，磁共振成为多种重大疾病影像诊断利器。高场磁共振不但可以让临床诊断更精准，还能为脑科学等重大前沿科研提供精细的结构和功能成像。

然而，磁共振技术涉及学科门类繁多，技术体系精密复杂，研发难度极大，高场磁共振研发尤其如此。长期以来，由于无法掌握核心部件和技术，国产磁共振设备主要占据中低端市场，高端影像设备国产率不足5%，3.0T这类高场磁共振则完全依靠进口。

没有更多选择就没有议价空间。为了买一台磁共振设备，国内医院常常需要花费几百万元甚至数千万元。这在一定程度上造成了我国医用磁共振装备不足，百万人口磁共振拥有量不到美国、日本的1/10，且磁共振检查价格居高不下。

能否打破垄断，实现高端医疗装备的技术和市场突围？2011年，联影医疗启动高场磁共振系统研发项目。

最艰难却能长远的路

追溯起来，当时摆在项目团队面前的路有两条：一是通过购买核心技术来研制磁共振系统。走这条路相对容易，却意味着永远要用“落后一代”的产品。另一条路是从零开始，自主研发。走这条路意味着要自行跨越国外老牌企业数十年形成的技术鸿沟，难度可想而知。

“项目启动伊始，我们就定下目标：必须对标国际最先进水平，必须实现所有关键技术和核心部件的自主研发。”联影医疗董事长兼首席执行官张强表示，“这是一条最为艰难却注定能够长远的路。”

传统磁共振采用的是线性成像模式，项目团队创新性地提出了非线性快速成像新方法，即通过“少采”冗余数据实现高倍加速的保真快速成像，大大缩短了扫描时间。

团队创建了“软硬件协同”的磁共振快速成像技术体系，构建了影像数据“稀疏采集、快速扫描、精准重建”的技术路径；突破了谱仪、射频功放、梯度功放、梯度线圈、射频发射线圈、超导磁体等一系列核心关键技术，研发出我国首台3.0T高场磁共振并实现整机制造与应用。相比以往的设备，该设备数据采得少了，但是却采得更快、更准、更智能了。

产学研医融合试炼

张强表示，打造适合产学研医融合创新生态是成功的关键所在。真正打通“基础研究—临床应用—转化医学—产业转化”全链条，需要企业、科研机构、医院深度融合创新。

郑海荣回忆，联影医疗与深圳先进院围绕一系列“卡脖子”核心技术开展联合攻坚的过程，是十年如一日的无缝对接合作。“双方以产业转化为目标，共同申请项目、联合培养人才。”

其间，深圳先进院考核评价机制创新成为指挥棒。郑海荣介绍，该院在内部划定了科研“特区”。“10年内，对参与这个项目的科研人员，先进院不以申报项目、发表论文为考核指标，不影响大家的工资收入和职称评定，为的就是让大家安心攻克科研难题。”

临床检阅，对新生的国产医疗装备也是一场艰难试炼。“要解决的痛点问题来自医院。”张强说，“通过医院在使用过程中发现问题、不断磨合解决问题，才能让设备优化改进。”

“产医融合”这一环，由中国人民解放军总医院与复旦大学附属中山医院补上了。“作为最早一批临床装机用户，我院最初对国产设备也抱着严谨的质疑态度。以肝脏肿瘤动态增强扫描为例，早期扫描图像质量差强人意。”复旦大学附属中山医院放射科主任曾蒙苏表示，“通过产医紧密协同实现了技术高效迭代优化，结合临床上的需求，共同开发了光梭成像平台下的自由呼吸多期动态扫描，为临床科室提供了前所未有的丰富诊断依据。”

“我们在临床应用过程中与研发团队一起不断调整和打磨设备，优化磁共振的序列、参数、系统的整体性能，让设备更加贴合医院的临床需求。”经历这一过程，中国人民解放军总医院放射诊断科主任马林欣慰地看到，如今该设备的图像质量、扫描速度等方面都达到国外产品的同等水平，某些方面甚至实现了超越。

“高场磁共振医学影像设备自主研制与产业化”项目的成功，使我国成为继美国、德国之后，第三个实现高场磁共振全部核心部件自主研发的国家。目前，该项目已实现大规模产业化和临床应用，系列国产高端磁共振产品已经走进31个省（区、市）的千余家医院。国产磁共振产品国内市场占有率从2013年的14%提升至41%，甚至输出至美国和欧洲多国。我国由高端医疗影像设备净进口国转变为出口国。

国内高场磁共振医学影像设备自主研发实力的增强，也迫使进口同类产品大幅降价，让更多的医院买得起设备，为满足国人相关诊疗需求提供了助力。此外，该团队还在不断推出多款创新升级产品。这场“中国智造”的挑战赛，已延续到更广阔的领域。