如何快速制造一台高品质CT？

2023-06-26          编辑：刘军

精准医疗，影像先行。

这并不是影像人的自嗨。很大程度上，医院硬件条件好不好，主要就看影像科，甚至可以说：影像设备一定程度上决定着医院临床和科研水平的高度。

以放射科使用率最高的CT为例，从临床角度，好的CT优势是巨大的，因其“一次成功扫描”的设计，能缩短诊断时间，减少重复扫描及随访扫描，尤其是在DRG/DIP医保支付的大背景下。

因此，自CT配置证放开后，各级医疗机构都在力所能及地配置64排及以上中高端CT。即便是基层医疗，也不再满足最基础的16排CT，出现了强烈的“消费升级”趋势。

在这样的背景下，医院到底想要什么样的CT，企业如何快速制造出高品质CT？又如何让用户更信任其CT，是又一个我们思考的问题。

一、医院想要什么样CT？

从真实世界的临床应用角度出发，我们认为目前CT市场呈现如下三个档次：

1）低端CT：涉及所有64排以下CT，主打基层医疗。

2）中端CT：涉及64排/80排CT，主打二级及以上医院主力机器。

3）高端CT：涉及128排/160排CT和256排/320CT(含双源CT、双层探测器CT)，主打高级应用和临床科研。

不过，无论何种档次CT，临床对CT的基本需求都是一致的，即：高性能、高稳定性、高清图像、高通量检查、高服务品质、低维护成本，其中前四项针对设备本身：

1）高性能，需要硬件配置高，意味着高转速机架、大功率高压发生器、大热容量球管、高品质探测器的共同配合；

2）高稳定性，需要硬件布局合理、软件优化好，意味着整机无短板，尤其是球管要耐用。

3）高清图像，需要合理的kV、mAs及重建算法，意味着高压发生器、球管、探测器、重建算法的共同配合；

4）高通量检查，需要扫描速度快、扫描间隔时间短，意味着大功率高压发生器和大热容量、长寿命球管的共同配合；

因此，综合来看，为更好满足用户需求，制造高品质CT，最需要的依然是高品质的球管、高压发生器、探测器，这恰好也是CT中最重要三大核心部件。

当立128排CT解决方案的三大核心部件(来自官网)

涵盖等效30MHU的CT6000球管及冷却单元、100 kW的CG700/CP700高压发生器及高压电缆、128排的CD500探测器等核心部件。

二、如何选择三大核心部件？

尽管从关键零部件角度，CT三大核心的确是球管、高压发生器、探测器，但从原理、设计和制造角度，CT的核心是球管和高压发生器共同组成的X射线系统、探测器及组件组成的数据采集系统，二者基本决定了一台CT的档次。

X射线系统

球管

因需要不定期更换，及其动辄上百万的单价，CT球管已成为医学影像圈最知名的“耗材”。

从CT整机设计角度，球管涉及功率、管电压、管电流、焦点尺寸、热容量、散热率、阳极转速、冷却方式、轴承技术等各种指标性参数；但从用户体验角度，球管最重要的还是图像质量、检查效率、运行成本。

比如，更大的功率，意味着更大管电流输出，能带来更好的图像质量。毕竟700mA和1300mA管电流，带来的图像质量根本不是一回事儿；

比如，更高的热容量和散热率，意味着更长时间连续扫描，能带来更高通量检查。毕竟2MHU球管和30MHU球管，带来检查效率根本不是一回事儿；

比如，更长的寿命，意味着更低频率的更换球管，带来医院更低的运行成本。毕竟30万秒的和300万秒的球管，带来的维护成本根本不是一回事儿。

早期，CT搭载的是机械滚珠轴承球管，为进一步提高CT球管的可靠性和散热率，Dunlee（当立）德国汉堡研发团队发明了液态金属轴承技术，解决了机械滚珠轴承球管的磨损和噪声问题，提高了球管的可靠性，对CT、DSA等高端X射线设备的性能和易用性产生了巨大影响。

为进一步解决寿命和高通量检查问题，当立又推出了第三代液态金属轴承技术CoolGlide，再次带来性能飞跃。根据发表于《RADIOLOGIC TECHNOLOGY》的一项研究“CT X-ray tube lifetime Analysis: A Mear study”，当立的CoolGlide球管的平均使用寿命是滚珠轴承球管的3倍。

凭借高可靠性、高热容量、高散热率、低磨损率等特点，CoolGlide球管已成为长寿球管的代名词，也成为中高端CT的标配。

近年来，国产CT球管发展迅速，已开始进入部分品牌CT的供应链。不过，从整体表现来看，与Dunlee等进口品牌仍有较大差距。以在国产高端CT上应用非常普遍的当立CT6000和CT8000系列为例，其平均寿命均在百万秒以上，即便在三甲医院，也能满负荷运行3年以上。

高压发生器

如果球管是攻城略地的将军，那么高压发生器就是运筹帷幄的元帅。要得到精确的X射线，必须精准控制球管的管电压、管电流，而这一切都来自高压发生器。

不过，与普放设备不相同的是，CT高压发生器需要更好的散热以维持更长连续扫描时间，需要更小的体积以节省更多机架空间等。因此，螺旋CT上搭载的高压发生器都具备小型、高性能、通用性等特点。

与CT球管类似，CT高压发生器设计技术复杂，对可靠性要求也极高，属于绝对的核心技术部件，国际知名品牌几乎占领整个CT高压发生器市场，以当立CT6000系列搭载的CG700/CP700高压发生器为例，其产品具有功率大(高达100kW)、高压线性稳定度高(0.5%)、灯丝电流稳定度高(2%)等优点。

之所以球管和高压发生器密不可分，是因为高压发生器就是为球管“服务”的，二者高度匹配非常重要，否则容易导致X射线的质和量均不达标，甚至导致因球管打火引起烧球管或减少球管寿命。因此，在CT选型上，高性能的X射线系统非常重要，但更重要的是互相匹配的球管和高压发生器。

比如，在CT实际工作中，打火是非常常见的，会导致X射线输出暂时丢失，并可能需要重新扫描患者，在医疗器械领域是非常严重的“不良事件”。而高匹配度的X射线系统能大幅减少因球管打火导致的CT操作中断和重新扫描，从而提高扫描效率和扫描量。

继续以当立CT8000系列为例，这不仅是球管，而是融合了高压发生器、球管、探测器、冷却装置和电缆结的一揽子CT整机解决方案，其搭载的CG700/CP700高压发生器与CT8000球管匹配度极高，因球管打火引起的扫描中断发生频率是“3年内小于1次”，非常惊人。

当立64排CT解决方案：CT4000系列(来自官网)

数据采集系统

探测器

我们知道，CT的关键部件包括主轴承、滑环、球管、高压、探测器等，而探测器之所以能成为核心中的核心，不仅是因其占整机成本的1/3，更因其基本决定了CT的高度。比如，从早期的16 排、64 排CT，发展到今天的128 排、256排CT，甚至未来的光子计数CT。

因此，所有知名的CT整机厂商，也都有悠久的探测器研发及制造历史。经过多年“卡脖子”攻关，我国也已成功突破CT探测器核心技术，部分知名CT整机企业也均使用自研探测器。

值得一提的是，现在优秀的第三方OEM厂商已能提供完整的全影像链解决方案。对于初创CT企业来说，探测器整体解决方案对其实现快速开发也是非常必要的。比如，当立提供16 排、64 排、128 排等高端探测器组合，以实现与球管、高压、甚至整机的最佳同步化和兼容性。

当立256排CT解决方案：CT8000系列(来自官网)

防散射栅格(ASG)

除闪烁体、硅光电二极管、ASIC外，CT探测器另一个核心组件是防散射栅格(Anti-Scatter Grid,ASG)，即准直器，其作用是吸收和过滤从CT探测中散射、折射溢出的X射线，以提高图像对比度。

因高密度金属钨对X射线散射有较强的吸收能力，一般ASG均采用纯钨材料制成。然而，由于其高熔点和大硬度，导致钨ASG加工非常困难。

全球最大且具ISO13485认证的钨打印工厂当立，在3D打印钨领域深耕十多年，成功攻克钨加工难的问题，并将其应用于制造复杂高精度的组件，如2D和3D的ASG，具有刚度强、壁厚薄、密度高、吸收散射辐射多、遮光度好的特点，推动了CT用防散射滤线栅的发展。

三、如何更有效满足需求？

近十年来，我国CT行业蓬勃发展，不仅成为全球第二大市场，更雨后春笋般涌现出近20家整机厂商，推出了覆盖从入门到高端的全系列CT，以及各种细分领域的CT。这一方面得益于强大的中国制造，另一方面离不开关键零部件供应商在背后的默默支持，大大地降低CT研发及制造门槛。

比如，为加快新品上市步伐，很多CT整机厂商均在使用优秀第三方OEM厂商提供的解决方案，而其中最为人熟知的便是全球最大的第三方影像创新者及制造商之一：当立，因为国内外几乎所有CT整机厂商都是其用户，毕竟最核心的部件，当然要用更好的，尤其是代表未来主力需求的中高端CT领域。

以当立最顶级的、面向256排的CT解决方案Xpert-CT8000系列为例，提供了经大量集成测试验证完美匹配的一揽子解决方案，涵盖100kW单极高压发生器、30MHU等效热容量液态金属轴承球管、16cm宽体探测器、3D防散射准直(ASG)等目前业界最先进的硬件。

除最顶级的CT8000外，当立还提供了涵盖从64排档次CT的CT3000系列、CT4000系列，到高端CT的CT6000系列等解决方案，也均由经大量集成测试验证相互之间可完美匹配的单独构件组成，涵盖从高压、球管、探测器等核心部件，到冷却装置、电缆等所有关键零部件，助力整机厂商加快新品上市步伐。

比如，面向常规应用的64排CT解决方案：当立Xceed-CT3000系列，涵盖0.5秒转速、X轴飞焦点、19MHU等效热容量、CoolGlide技术球管，以及与其高度匹配的60kW双极高压、4cm宽探测器，满足绝大多数临床应用。

比如，专为冠脉检查打造的高端64排CT解决方案：当立Xceed-CT4000系列，将高压升级至80kW，将球管升级至0.33秒转速、25MHU等效热容量，满足几乎所有临床应用。

比如，面向高端应用的128排CT解决方案：当立Xpert-CT6000系列，除搭载8cm探测器外，其他与最顶级的CT8000系列几乎一模一样，满足高级检查和临床科研等前沿应用。

当立中高端CT整体解决方案(原创)

作为最复杂的医学影像设备之一，CT因为要转，故障率会比其他设备高得多。除球管、高压、探测器等关键零部件外，CT整体架构设计也非常重要，一方面保证了CT长期稳定运行，另一方面保证故障后能快速维修，即高品质CT是设计、组装和调试出来的。

因此，除关键零部件外，CT整机厂商可能还需要整机解决方案，以Dunlee Solutions+为例，在研发阶段提供量身定制组件以及组件集成，在生产及交付阶段提供对零部件技术支持，助力CT企业提升其行业竞争力。

这就是当立，有能力在CT的前期设计、装配集成、生产调试、后期运行等所有关键环节向整机厂商提供全程技术支持，从而助力其与时俱进、更好满足市场需求。

作为一家独立、中立的关键零部件供应商和全影像链解决方案提供商，为更好地服务中国市场，当立又提出了“本土化”策略，打造了“全链条”布局，以领先的整合性及解决方案助力中国医疗影像行业的长足发展，一方面进一步推动国内医疗影像市场的升级，向高端迈进；另一方面，又以足够高的高品质、足够大的经济性，让基层及各级医疗机构触手可及。(转自医工研习社)

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