探秘移動醫(yī)學影像核心零部件

2/2探秘移動醫(yī)學影像核心零部件

2023-04-1908:50100多年以來，X射線管產生X射線的方式大同小異，影像設備大多因此“塊頭大”。直到，碳納米管冷陰極球管的出現，不需要高溫產生高能電子束，就能產生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)現了X射線，開創(chuàng)了一個充滿新機遇的世界。但從那時到現在，X射線管產生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產生電子來產生X射線。

這些真空管通常采用熔點高、絕緣強度大、膨脹系數小的硼硅硬質玻璃制成。

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

由于釋放的大都數能量都是熱量，X射線管會變得非常熱，需要在陽極安裝一個電機使其旋轉，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，或者在極短時間內創(chuàng)建數百張圖像的CT掃描儀。

球管的結構和冷卻系統(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、引入暖通空調以及在建造新房間之前查看天花板或地板負載。

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、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。

2002年，美國北卡羅來納大學的華裔科學家盧健平團隊，為X射線源找到了一種新的材質，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，不需要高溫產生高能電子束，就能產生X射線。在室溫條件下，一薄層碳納米管就能產生高能電子束，一接通電源即可發(fā)射X射線，沒有金屬絲的預熱過程。

自從2002年碳納米管出現后，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30年代，JackMcCullough和BillEitel創(chuàng)立了EimacProducts公司，Eimac公司很快以其高品質、大功率的X射線管組件而譽滿業(yè)界。1941年，收到軍方的大批訂單后，Eimac公司將生產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，將包括適用于雷達應用的陰極射線管組件和微波X射線管組件納入產品線。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、數字平板探測器、工業(yè)安防解決方案在內的多種產品。2016年5月，瓦里安公司宣布，其影像部件業(yè)務將被獨立分拆出來，原因是影像業(yè)務和腫瘤業(yè)務有著不同的發(fā)展路徑。

2017年1月拆分完成，Vareximaging公司正式誕生，并在美國納斯達克上市。目前，Vareximaging的業(yè)務主要分為醫(yī)療產品和工業(yè)產品兩大板塊，其中，醫(yī)療業(yè)務占總營收的80%，包括八大類產品：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、準直儀、平板探測器保護套、自動曝光控制傳感器。

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

（二）Micro－X

Micro-X是一家領先的X射線設備制造商和供應商，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擁有多項碳納米管冷陰極球管專利，能確保產品比傳統(tǒng)X射線設備更輕、更小、更便攜，徹底改變了X射線技術在全球各行業(yè)的潛在用途和應用。

Micro-X的技術得到了一支由高技能科學家、工程師、生產技術人員和管理人員組成的團隊的支持，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，目標是安裝在救護車上，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，開發(fā)一系列擁有完全自主知識產權的DR檢測系統(tǒng)、工業(yè)CT以及醫(yī)療DR和CT設備。

昊志影像官網目前有5款碳納米管冷陰極微焦點X射線源產品，工作電壓分別為90kV、110kV、130kV、150kV和165kV，實現冷啟動、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，可廣泛應用于X-ray、工業(yè)CT、安檢等X影像設備中，未來還將拓展到醫(yī)療DR和醫(yī)療CT等應用領域。

（四）新鴻電子有限公司

新鴻電子源于清華大學，是一家致力于X射線技術研發(fā)及成像應用的高科技企業(yè)，2015年落戶江蘇常州金壇經濟開發(fā)區(qū)，經過數年的持續(xù)攻關和改進，新鴻電子實現了碳納米冷陰極分布式X射線源從研發(fā)、試制、小批量生產到量產，躋身世界先進X射線源技術生產商行列，新鴻電子也是目前世界上唯一一家能夠大規(guī)模生產這類X射線源的企業(yè)。

新鴻電子官網目前有6款基于納米材料場致發(fā)射技術開發(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)調整X射線焦點尺寸，能夠適應不同應用場景下移動醫(yī)療診斷系統(tǒng)的要求，并可根據客戶需求進行定制化設計和開發(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，全面負責傲鐳科技的產品研發(fā)、生產、售后服務等業(yè)務。

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射線源產品、智能檢測設備及無損檢測解決方案。核心技術源自于公司創(chuàng)始人、加拿大工程院