前不久,联影医疗发布了新一代PET—CT(正电子发射计算机断层显像),首次将分子影像设备时间分辨率提升到200皮秒以内。

 这一突破,源于7年前的一个大胆设想。

 “我们相信,PET—CT的飞行时间精度还能够优化。”在一次定期汇报中,王超和安少辉提出:进一步提升PET—CT性能,突破口就在这里。

 王超和安少辉当时是联影医疗分子影像事业部的核心研发人员。那一年,凭借核心器件的数字化创新,联影医疗PET—CT技术进入国际前列。为持续引领行业前沿发展,公司计划预研新一代产品。

 同一信号发射的两个光子到达探测器的间隔,便是时间分辨率。用PET—CT诊断,时间分辨率越高,即探测飞行时间越精准,意味着对病灶的识别就越准确,图像的信噪比也越高。因此,时间分辨率被视作衡量PET—CT性能的黄金标准。

 时间分辨率按皮秒计算,1皮秒为1万亿分之一秒。2016年,同类产品还处于300—400皮秒量级。专家测算,再往上每提高1皮秒,研发难度将几何级增加。小于200皮秒,这是产品性能跨越的关键指标。

 “想做行业引领者,就要冒点风险。”联影医疗管理层非常支持研发人员的设想,“200皮秒这道关口,我们一定要跨过去。”

 梳理思路,科研人员找到了主攻方向:研发专用芯片高效处理信号,打造高性能、小型化的探测器。

 这类专业芯片的研制,虽然论文上写得很清楚,也有其他精密测量仪器的应用案例,但如何在PET—CT上实现工程化,还没有先例可循。

 “研发芯片不是我们的专长,外部支持团队听到这么严苛的指标后,都退避三舍。”王超回忆,“时间不等人,我们只能自己干!”

 安少辉告诉记者,影响芯片性能的因素很多,尽管团队精益求精,但第一版的结果与设计指标相比差距很大。

 整整3个月,联影医疗分子影像团队联合联影微电子团队一一测试所有参数,分析可能出问题的环节。在此基础上,他们制定了第二版方案。这一次,结果与设计指标越来越接近,但对照时间分辨率突破200皮秒的目标仍有距离……

 经过多次改进,科研人员拿出了第三版方案。“尽管仿真显示我们设计的芯片没问题,可最后一版方案送出去时,我心里依旧没有底。”安少辉坦言。

 测试结果显示,在自研芯片驱动下,新一代数字化探测器时间分辨率首次突破200皮秒,达到190皮秒量级。

 “PET—CT的性能跨越,不是靠某单一性能指标的提升。”王超说,他负责设备研发总体工作,6年多来,除时间分辨率外,联影医疗和生态合作伙伴协同发力,还在空间分辨率、灵敏度和轴向视野等方面取得了一系列突破。

 “算法对PET—CT非常重要。”联影医疗分子影像事业部董筠博士说,“高效算清、算准海量数据,背后的难度不亚于硬件上的创新。经过摸索,我们开发了一种新算法。”

 新技术应用进入全产品线,需要平台化的支撑。以技术平台化满足用户多样化需求,是科研人员的另一项创新。联影医疗分子影像事业部刘士涛博士说,由于探测器实现了小型模块化设计,科研人员能够像搭积木一样,根据用户的临床和科研需求,动态调整PET—CT的轴向视野。

 “高端医疗器械研制,我们要有信心当引领者。”如今,王超成长为联影医疗分子影像事业部总裁,“10多年前我们启动开发PET—CT时,很少人相信能做成;7年前,我们提出时间分辨率突破200皮秒目标时,大家也不看好。现在,我们都做到了。”

 “创新永无止境。”已担任联影医疗分子影像事业部副总裁的安少辉,正在思考如何继续提升PET—CT性能,“下一次革新,我们还要努力走在前面。”