2/2探秘移動醫(yī)學(xué)影像核心零部件

2023-04-1908:50100多年以來，X射線管產(chǎn)生X射線的方式大同小異，影像設(shè)備大多因此“塊頭大”。直到，碳納米管冷陰極球管的出現(xiàn)，不需要高溫產(chǎn)生高能電子束，就能產(chǎn)生X射線，才有了像圓圈一樣的CT和小巧的移動DR。

1、傳統(tǒng)X射線管存在的問題

1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線，開創(chuàng)了一個充滿新機(jī)遇的世界。但從那時到現(xiàn)在，X射線管產(chǎn)生X射線的方式基本上沒有太大改變。

這些X射線管使用像老式白熾燈泡一樣的加熱燈絲在真空管內(nèi)產(chǎn)生電子來產(chǎn)生X射線。

這些真空管通常采用熔點(diǎn)高、絕緣強(qiáng)度大、膨脹系數(shù)小的硼硅硬質(zhì)玻璃制成。

陰極發(fā)射的高速電子流轟擊金屬陽極，99%的電子動能準(zhǔn)換為熱量，1%的能量轉(zhuǎn)換為X射線。

由于釋放的大都數(shù)能量都是熱量，X射線管會變得非常熱，需要在陽極安裝一個電機(jī)使其旋轉(zhuǎn)，防止金屬靶熔化。此外，X射線管通常會采用油浴，幫助吸收熱量。

在需要實(shí)時流查看的X射線系統(tǒng)中，熱量成為一個更大的問題，例如導(dǎo)管室和熒光檢查單元中的血管造影成像系統(tǒng)DSA，或者在極短時間內(nèi)創(chuàng)建數(shù)百張圖像的CT掃描儀。

球管的結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)需要從管道和周圍系統(tǒng)組件中帶走熱量，這是這些系統(tǒng)如此沉重的原因之一，并且通常需要工程師或建筑師參與管道供水、引入暖通空調(diào)以及在建造新房間之前查看天花板或地板負(fù)載。

2、碳納米管冷陰極球管的優(yōu)勢

近年來，金屬陶瓷以其抗震性強(qiáng)、工作穩(wěn)定、使用壽命長、重量輕等特性，替代玻璃管成為了X射線管的“新寵”，是目前CT球管的主流材質(zhì)。

2002年，美國北卡羅來納大學(xué)的華裔科學(xué)家盧健平團(tuán)隊(duì)，為X射線源找到了一種新的材質(zhì)，碳納米管。

用碳納米管制成的“場發(fā)射陰極射線管”來發(fā)射高能電子，不需要高溫產(chǎn)生高能電子束，就能產(chǎn)生X射線。在室溫條件下，一薄層碳納米管就能產(chǎn)生高能電子束，一接通電源即可發(fā)射X射線，沒有金屬絲的預(yù)熱過程。

自從2002年碳納米管出現(xiàn)后，全球的影像廠商都開始了探索之路。Nanox像圓圈一樣的CT就是采用的碳納米管冷陰極，此外，Micro-X和銳珂的移動DR等也都是采用的碳納米管冷陰極。

用碳納米管制成的“場發(fā)射陰極射線管”來發(fā)射高能電子，存在以下優(yōu)勢：

無須利用高溫產(chǎn)生高能電子束

壽命長，且很穩(wěn)定

高電流，最大發(fā)射極電流130mA，可持續(xù)2秒

可以讓X射線成像設(shè)備體積更小，重量更輕

3、碳納米冷陰極球管代表性廠家

（一）Vareximaging

20世紀(jì)30年代，JackMcCullough和BillEitel創(chuàng)立了EimacProducts公司，Eimac公司很快以其高品質(zhì)、大功率的X射線管組件而譽(yù)滿業(yè)界。1941年，收到軍方的大批訂單后，Eimac公司將生產(chǎn)基地遷至美國猶他州。二戰(zhàn)后期，Eimac公司開始拓展新的X射線管組件種類，將包括適用于雷達(dá)應(yīng)用的陰極射線管組件和微波X射線管組件納入產(chǎn)品線。1965年，Eimac公司與瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司合并。

2012年，瓦里安公司設(shè)立了Vareximaging的前身——影像部件事業(yè)部(ICB)，向客戶提供涵蓋X射線管組件、數(shù)字平板探測器、工業(yè)安防解決方案在內(nèi)的多種產(chǎn)品。2016年5月，瓦里安公司宣布，其影像部件業(yè)務(wù)將被獨(dú)立分拆出來，原因是影像業(yè)務(wù)和腫瘤業(yè)務(wù)有著不同的發(fā)展路徑。

2017年1月拆分完成，Vareximaging公司正式誕生，并在美國納斯達(dá)克上市。目前，Vareximaging的業(yè)務(wù)主要分為醫(yī)療產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品兩大板塊，其中，醫(yī)療業(yè)務(wù)占總營收的80%，包括八大類產(chǎn)品：OEMX射線球管、替換X射線球管、平板探測器、醫(yī)療軟件、醫(yī)用高壓連接器、準(zhǔn)直儀、平板探測器保護(hù)套、自動曝光控制傳感器。

2019年RSNA上，Vareximaging展出了采用納米技術(shù)的新型多射線束彎曲陣列球管。

（二）Micro－X

Micro-X是一家領(lǐng)先的X射線設(shè)備制造商和供應(yīng)商，專注于全球醫(yī)療和安全市場。Micro-X的研究促成了電子X射線管的開發(fā)。

Micro-X擁有多項(xiàng)碳納米管冷陰極球管專利，能確保產(chǎn)品比傳統(tǒng)X射線設(shè)備更輕、更小、更便攜，徹底改變了X射線技術(shù)在全球各行業(yè)的潛在用途和應(yīng)用。

Micro-X的技術(shù)得到了一支由高技能科學(xué)家、工程師、生產(chǎn)技術(shù)人員和管理人員組成的團(tuán)隊(duì)的支持，能確保為每一位客戶提供世界一流的解決方案。

Micro-X憑借擁有的多項(xiàng)碳納米管冷陰極專利開發(fā)了一種輕型移動式CT，也稱為“環(huán)形掃描器”。這種“環(huán)形CT”采用了多源X射線發(fā)射源，目標(biāo)是安裝在救護(hù)車上，成像效果可與傳統(tǒng)CT相媲美。

（三）廣州市昊志影像科技有限公司

廣州市昊志影像科技有限公司是昊志控股有限公司旗下子公司之一，成立于2018年2月，從事新一代碳納米管冷陰極X射線成像部件的研發(fā)與生產(chǎn)，開發(fā)一系列擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的DR檢測系統(tǒng)、工業(yè)CT以及醫(yī)療DR和CT設(shè)備。

昊志影像官網(wǎng)目前有5款碳納米管冷陰極微焦點(diǎn)X射線源產(chǎn)品，工作電壓分別為90kV、110kV、130kV、150kV和165kV，實(shí)現(xiàn)冷啟動、脈沖發(fā)射、高速成像等功能，具備低功耗和低輻射劑量等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于X-ray、工業(yè)CT、安檢等X影像設(shè)備中，未來還將拓展到醫(yī)療DR和醫(yī)療CT等應(yīng)用領(lǐng)域。

（四）新鴻電子有限公司

新鴻電子源于清華大學(xué)，是一家致力于X射線技術(shù)研發(fā)及成像應(yīng)用的高科技企業(yè)，2015年落戶江蘇常州金壇經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，經(jīng)過數(shù)年的持續(xù)攻關(guān)和改進(jìn)，新鴻電子實(shí)現(xiàn)了碳納米冷陰極分布式X射線源從研發(fā)、試制、小批量生產(chǎn)到量產(chǎn)，躋身世界先進(jìn)X射線源技術(shù)生產(chǎn)商行列，新鴻電子也是目前世界上唯一一家能夠大規(guī)模生產(chǎn)這類X射線源的企業(yè)。

新鴻電子官網(wǎng)目前有6款基于納米材料場致發(fā)射技術(shù)開發(fā)的大、中、小型分布式X射線管。其中，MED1101是新鴻電子針對移動醫(yī)療診斷領(lǐng)域開發(fā)的小型X射線管。其最大陽極電壓為110kV，最大陽極電流為50mA?；诩{米材料場致發(fā)射冷陰極技術(shù)和脈沖工作特性，相對于傳統(tǒng)熱陰極射線管，MED1101管可在相同峰值劑量率的情況下，大幅降低整管功耗水平。MED1101管可通過聚焦系統(tǒng)調(diào)整X射線焦點(diǎn)尺寸，能夠適應(yīng)不同應(yīng)用場景下移動醫(yī)療診斷系統(tǒng)的要求，并可根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制化設(shè)計和開發(fā)。

（五）深圳傲鐳智能科技有限公司

深圳傲鐳智能科技有限公司成立于2019年7月，在“加拿大硅谷”滑鐵盧設(shè)有研發(fā)中心，杭州傲鐳智能科技有限公司成立于2020年8月，是傲鐳科技的全資子公司，全面負(fù)責(zé)傲鐳科技的產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、售后服務(wù)等業(yè)務(wù)。

傲鐳科技致力于提供具有原創(chuàng)突破性的碳納米管冷陰極CNT-X射線源產(chǎn)品、智能檢測設(shè)備及無損檢測解決方案。核心技術(shù)源自于公司創(chuàng)始人、加拿大工程院