從依賴進口到全球領先，中國國產磁共振的“突圍”之路

長期以來，磁共振是三甲醫院必備的醫學影像裝置，也是多種重大疾病臨床診斷的金標準。十幾年前，中國這類高端醫學影像裝置的核心技術和系統工程技術整體落後，近90%的高端醫學影像裝置依賴從歐美進口。中國高端醫學影像裝置如何“突圍”，實現自主可控甚至走向國際前列？

“十四五”期間，中國科學院深圳先進技術研究院（以下簡稱深圳先進院）聯合上海聯影醫療科技股份有限公司（以下簡稱聯影醫療），成功研製出全球首台5.0T磁共振，並獲批上市，填補了國際上持續20餘年的人體超高場全身磁共振技術空白。目前，中國國產5.0T磁共振已在全國多家醫院和機構完成裝機。

磁共振的誕生不僅標誌著中國在高場磁共振技術領域實現了從“跟跑”到“並跑”，再到“領跑”的歷史性跨越，也展現了中國科學院團隊聚焦核心技術難題，攻堅克難、勇於創新的使命擔當。

邁進磁共振研發“無人區”

高端醫學影像技術與裝備作為重大疾病診斷的重要手段，技術研發壁壘極高，磁共振的研發更被稱為高端製造“皇冠上的明珠”。10年前，中國三甲醫院裡的磁共振大部分來自歐美國家，高端型號動輒三四千萬元，加重了患者的就醫負擔。

“高端醫學影像裝置不能只靠買，關鍵還得自己造。”面對中國在高端醫學影像裝置上的困局，中國科學院院士鄭海榮接受《中國科學報》採訪時強調。早在回國加入深圳先進院之初，鄭海榮便開始從零組建生物醫學影像團隊，聚焦醫學成像技術與裝置的研發。

“開局一台成像儀，成團全靠埋頭干”是團隊最初的真實寫照。實驗室剛剛成立，人手短缺、裝置不足，但研發進度不能等。在深圳先進院的支援下，研發團隊“斥巨資”購置了一台科研專用磁共振儀器。這台裝置成了團隊當時最珍貴的家當，也點燃了所有人的熱情。

為了造出中國人自己的磁共振，深圳先進院與聯影醫療組成聯合研發團隊，歷經多年攻關，在譜儀、射頻功放、梯度功放、梯度線圈、射頻發射線圈、超導磁體、快速成像等核心技術和部件上實現突破，成功研製出中國首台3.0T磁共振成像儀，實現了該裝置的中國國產替代。

“想要做到世界領先，實現磁共振的中國國產替代只是第一步。”深圳先進院副院長梁棟是最早加入生物醫學影像團隊的成員之一。他回憶，在拿下3.0T磁共振醫療器械註冊證後，團隊沒有止步於此，因為他們心中還有更大的目標——朝著磁共振研發的“深水區”“無人區”邁進。

在磁共振研發領域，場強越高，裝置性能越好。過去20多年來，3.0T是國際上人體全身磁共振的場強上限。更高場強的磁共振，由於存在短波射頻介電效應偽影和熱沉積等嚴重問題，臨床應用一直未獲突破。因此，在中國科學院、科技部等的重大項目的支援下，研發團隊在國際上率先選擇了5.0T磁共振作為臨床型超高場磁共振裝置的突破口。

“對於每一道技術挑戰，我們拆解、驗證、重構，最終將不可能變為可能。”深圳先進院研究員李燁說。在攻關過程中，他們先後突破了超高場磁共振訊號激發不均勻、能量沉積嚴重、成像速度慢等瓶頸，攻克了射頻線圈、射頻功放等核心部件，發明了超高場短波射頻調製與成像技術，破解了超高場大視野全身成像難題，並建立了基於學習模型的磁共振快速成像理論與方法。

2022年，深圳先進院與聯影醫療組成的產學研醫聯合攻關團隊，成功研製出全球首款可用於人體全身超高磁場成像的中國國產5.0T磁共振。其核心部件和技術全部自主研發，多項指標達到國際先進水平，標誌著中國成為全面掌握超高場磁共振核心技術及整機製造的國家，進入磁共振裝置的國際排頭兵行列。

中國國產5.0T看病灶更快、更清、更準

中國國產5.0T磁共振的獲批上市，在國際上引發了廣泛關注和強烈反響。相比中國國產3.0T磁共振，中國國產5.0T磁共振全面突破了解析度、速度和成像視野等方面的技術指標，將病灶“看得更清、掃得更快、判得更準”。李燁介紹，5.0T磁共振的特點主要體現在以下幾個方面。

一是成像解析度高。裝置解析度由3.0T磁共振的毫米級提高到5.0T磁共振的亞毫米級，為腫瘤、神經精神疾病和心腦血管重大疾病的早期發現、精準診療和科學研究提供了重要支撐。

二是成像速度快。與傳統方法相比，中國國產5.0T磁共振系統可用於腦中風預警的亞毫米高分辨血管斑塊成像，成像時間由11分鐘縮短至3.5分鐘。

三是實現安全的大視野全身成像。攻關團隊研製出世界首台3.5兆瓦梯度功率放大器，比進口品牌的最新產品提高了29.6%；千瓦級大功率高精度功率放大器，較現有進口裝置提高75%以上，為超高場大視野全身成像提供了核心部件。

此外，攻關團隊還率先建立了腦疾病、心臟、體部微小腫瘤的超高場磁共振成像臨床診斷新模式，建構了國際上首個超高場全身磁共振成像臨床應用體系。

這些技術突破的最終落腳點在於能否真正服務於臨床。為此，攻關團隊與國內多家頂尖醫院緊密合作，共同開展中國國產5.0T磁共振的臨床驗證與應用探索。

例如，作為國內首批安裝使用中國國產5.0T磁共振的醫院之一，北京協和醫院用它破解了不少以往難以看清的“謎題”。一位44歲的女患者因突然肢體無力前來就醫。此前，患者在常規3.0T磁共振檢查中並未看出問題所在，但經5.0T磁共振掃描檢查，醫生迅速發現了影像異常，隨後確診為危險的動脈夾層。

“3.0T系統檢查解析度仍然不夠，沒有發現微小腦血管的問題。5.0T系統的高解析度成像可以幫助我們找到病因，更早進行診治。”北京協和醫院放射科主任醫師王怡寧介紹。

推動中國高端醫療裝置走向前列

從打破國際壟斷的3.0T磁共振，到引領全球的中國國產5.0T磁共振，深圳先進院生物醫學影像團隊在科技創新的路上從未停歇。如今，他們在磁共振研發領域又有了新進展。

不久前，深圳先進院聯合聯影醫療共同推出了全球首款“攝像”磁共振。該裝置搭載了團隊首創的LIVE Imaging技術，能把磁共振裝置變成一台“攝影機”，讓以往靜態的磁共振圖像變為動態圖像，從而反映人體全身組織和器官的真實運動狀態。目前，該裝置已獲得國家藥品監督管理局批准，同時獲美國食品藥品監督管理局、歐洲CE認證，全球同步上市。

除了磁共振，深圳先進院的勞特伯生物醫學成像實驗室還陳列著引領前沿的高端醫學影像裝置——世界首台超聲深部腦刺激與神經調控儀器、國內首台高畫質磁相容腦PET功能成像儀、國內首個大視野高分辨小動物顯微CT、國內首款全視場口腔CT裝置等。

這些“首台”“首款”成果的背後，是一支平均年齡36.9歲的多學科交叉團隊。他們將個人理想融入國家戰略，在科技高峰上持續攀登。

“做國家最需要的科研，創世界未見過的技術，是團隊始終堅持的信條。”梁棟介紹，目前深圳先進院生物醫學影像團隊已發展成為一支500餘人的科研力量，圍繞磁共振技術研發，累計形成智慧財產權400余項，發表相關學術論文200余篇。

一系列關鍵核心技術的突破，不僅彰顯了中國科研人員將核心技術牢牢掌握在自己手中的決心，更逐步重塑全球高端醫療裝備的產業格局，推動中國高端醫療裝置走向國際前列。 (中國科學報)