中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

Dedicated to design & manufacturing for medical device

December 7-9 2022 | Suzhou lnternational Expo Centre B1-E1

CT球管大有可为

2022-01-24

科技进步加速医疗发展,CT(Computed Tomography)即计算机X线断层摄影机,扫描时间短,图像清晰,应用于多种疾病的检查,是临床检查常用的医学影像检查技术。疫情期间,鉴于CT检查及时准确、快捷方便、清晰成像的特点,胸部CT检查成为筛查、诊疗利器。

CT机由X线体层扫描装置和计算机系统构成,前者主要由产生X线束的发生器和球管,以及接收和检测X线的探测器组成;后者主要包括数据采集系统、中央处理系统、磁带机、操作台等。CT用X线束对检查部位一定厚度的层面进行扫描,由探测器接受透过的X线,转变为可见光后,经光电转换器变为电信号,再经模拟/数字转换器转为数字信号,输入到计算机中进行数据处理图像重建,构成CT图像。


CT球管作为CT设备的核心部件之一,属于高值耗材,具有较高的技术壁垒,其性能好坏直接影响到CT检查的检查效果、使用寿命。CT球管技术难度高,涉及多个科学领域,工艺复杂,制作成本高昂。在复杂的CT设备中,CT球管随着曝光次数的增加,更易损伤、发生故障。伴随着科技的发展、临床需求的多样化,CT设备的研发不断更迭,螺旋CT、宽锥CT、双源CT、双能量CT等等,这也对CT球管提出了更高水平的要求。一方面球管性能需满足CT成像的高速、高功率、高清晰度和低剂量的要求,另一方面要求球管的寿命要更长、成本要更低。

CT球管实际上是一个高度真空的阴极射线二极管,可以产生X射线。阴极是发射电子的灯丝,阳极是接受电子轰击的靶材。由12V电流供于阴极灯丝加热,并产生自由电子云集,这时向阴阳两极加40-150KV高压电时,电势差陡然增大,在高压强电场驱动下,处于活跃状态的自由电子束,由阴极高速撞击阳极钼基钨靶,并发生能量转换,约1%的电能形成了X线,由窗口发射;99%则转换为热能,由散热系统散发。


这就意味着CT球管需要具有较高的热容量,一般,热容量越高,能承载的热量越多,可连续曝光使用的时间越长,相应的球管的使用寿命越长。热容量的提高对于球管材料、阳极旋转结构等的要求也就越高。阳极靶材的散热率也要高,高散热率可以有效延长扫描时间,但是随着阳极转速越来越高,越来越接近物理极限,继续提高转速难度很大;另一方面,转速提高,意味着电子束在某一点停留的时间越短,靶盘承受的热量也就是功率越大,但是轴承部分面临更大挑战,产生的热量更高,磨损加剧,而且还会增加噪音。

CT检查具有辐射性,不同部位辐射量不一样。照射剂量、时间、距离影响辐射量。被检查者与CT设备的距离无法调整,但是可以减少CT检查时射线照射的剂量和时间。CT扫描速度越快,接触辐射的时间越短;使用射线剂量越低,辐射越少。

早前,国内CT市场被飞利浦、西门子、GE等国外品牌垄断。珠海瑞能医疗首次实现CT球管国产化,实现“中国造”的历史性突破。国家政策加码,国产企业纷纷发力,中电科十二所、上海联影、昆山医源等新锐企业各有所长,渐渐打开了国产CT球管的新局面。

国内外企业多元化竞争,加速了CT球管的多点研发,成果显著。电子束控球管,加入了电子束过滤技术,能够有效地过滤掉对CT成像不起作用的低能量电子束,降低射线的辐射剂量;液体轴承球管,以液态金属为主的液态轴承取代以钢珠为核心的轴承,零磨损、零震动,且能提供高散热率;将阳极抽冷技术添加到CT球管中,使得阳极冷却率和产热率几乎相等,球管可以及时冷却;金属陶瓷CT球管,增加了球管的外壳强度,提升了球管真空度……新兴技术如雨后春笋般涌现,为CT球管的研发带来了新鲜血液,注入新动力。

我国分级诊疗制度落地实施,基层医疗市场对CT的需求增大,CT球管需求随之加大;且CT球管需要根据使用情况定期更换,价格高昂,属于高值耗材,市场广阔。目前国内市场依赖进口,国产化程度亟待提高,CT球管大有可为。

来源:荣格医药商情