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“新源”技术自主可控 上海联影诞生首款高端医学影像“中国芯”

来源:新民晚报     记者:马亚宁     作者:马亚宁     编辑:杨硕     2021-05-13 13:24 | |

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图说:首款高端医学影像专用“中国芯”  新民晚报首席摄影记者 刘歆(下同)

      新民晚报讯(记者 马亚宁)今天,联影集团于2021 CMEF(中国国际医疗器械博览会)上重磅发布首款高端医学影像专用“中国芯”,一举填补我国在高端医学影像设备自研专用芯片领域的空白,并在关键技术指标上实现了国际领先。这一芯片的诞生,有望打破中国高端医疗装备芯片大量依赖进口的局面,也标志着国产高端医疗装备行业已构建起“整机系统-核心部件-底层元器件”全链自主可控的垂直创新体系,为产业突围、推动中国迈向制造强国提供了坚实的技术保障。

  攻坚金字塔“塔尖”

  作为核心技术中的核心,医疗芯片是设备系统性能实现跃升的关键源头技术,一直以来是我国高端医疗设备行业亟需攻克的技术堡垒,也是行业的“塔尖之争”。自2019年起, 联影集团成立上海联影微电子科技有限公司,攻坚全线高端医疗设备定制化芯片的设计研发。历时两年半,首款芯片研发成功并投入量产。

  据联影微电子首席执行官刘悦介绍,芯片代表了人类制造最精密的工艺,研发难度极高。以这款PET-CT专用芯片为例,需要在指甲盖大的芯片上集成近十亿只晶体管,以每秒上百万次的速度对微弱电信号进行采样、放大,并将电信号转化为计算机可处理的数字信号。一行代码写错或一根电路搭错,芯片性能指标就无法实现。通常,一块医疗芯片从设计到诞生需要近百人的研发团队耗时5年以上。不仅如此,不同于行业常用的通用芯片,联影微电子研发的是针对高端医疗设备系统需求的定制化ASIC芯片,不仅涉及芯片研发技术,还需要深度掌握医疗设备关键部件原理及跨学科技术知识,与设备整机研发团队紧密配合协同,才能保证集成芯片后整机性能最大程度提升。

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图说:2021 CMEF中国国际医疗器械博览会现场的联影展台

   人才是科技创新的关键。联影拥有一支具有丰富芯片设计研发经验的人才团队,90%以上为硕士博士。刘悦说,“得益于联影已经实现PET-CT整机的自主研发,我们在1块芯片上集成了智能校正、温控监测、数据传输、能量与时间测定等以往16块芯片才有的功能,确保可以捕捉并甄别最微弱的信号并降低干扰。此外,我们还实现了业界最密采样通道,并将单位时间内单个通道信号处理能力提升到业界前所未有的10兆级,相较基于传统通用芯片设计的电路处理能力提升了10倍。有了算力提升,可以保障系统在极宽的示踪剂剂量范围内精确、有效地检测到人体发出的辐射事例。”

  赋能重疾早筛早诊

  应用到临床,集成了这一芯片的PET-CT首次达到行业最佳TOF时间分辨率——190皮秒级。

     “TOF时间分辨率是衡量PET-CT关键性能指标,也是业界长期以来追求突破的核心技术方向。TOF数值越小,定位越精准,图像质量越高。并且,芯片带来的性能指标和集成度的提升,还有助于全方位优化设备的性能。”上海联影医疗科技股份有限公司分子影像事业部总裁王超介绍说:“1皮秒相当于一万亿分之1秒,在’中国芯’的强力驱动下,PET-CT系统性能首次突破200皮秒技术‘拐点’,使系统的综合性能有了飞跃式提升,从而大幅改善临床图像的清晰度、对比度和定量准确性。”

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图说:搭载着联影“中国芯”的PET-CT

       图像质量的提升,可有效帮助医生精准诊断。例如,医生可以发现更早期原位癌,更早为患者提供诊断治疗;在精微的脑部影像上,更高清的图像有助于更早期发现阿尔兹海默病、帕金森症等神经退行性疾病。“不仅如此,系统还可更精准地评估PD-1、靶向药以及化疗等不同肿瘤治疗手段的效果,推动癌症个性化精准治疗。此外,实现190皮秒级的跨越,还可缩短患者扫描时间,降低患者辐射剂量,让扫描更高效安全。”王超说。

  助力产业链自主可控

  除此以外,联影集团还在研发全线医学影像设备的专用芯片,并已承担国家科技部十三五“数字诊疗装备研发重点专项CT/DR探测器专用集成电路研发”项目,并且与产业上下游协同攻坚,从无到有培育出一条贯穿“设计-制造-封装-测试”全流程的医疗芯片产业链。“芯片是信息化时代的科技制高点,是驱动高端医疗装备智能升级的关键。目前,联影微电子还在全力攻关医疗人工智能芯片、智能可穿戴医疗芯片,为进一步赋能大健康产业发展,助力关键技术与产业链自主可控贡献力量。”刘悦说。

  联影集团董事长薛敏表示,随着首款”中国芯“诞生,联影正式建成了从整机系统到核心部件、再到底层元器件的全链条垂直创新体系。在创新链自主可控的基础上,将继续深化与政产学研医各界力量融合创新,推动国产高端医疗装备全产业链自主可控、临床与科研大设施自主可控、重大医学攻关与创新能力自主可控,积极助力“健康中国”建设。

  新民晚报记者 马亚宁

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