在醫(yī)療影像技術的前沿陣地,超聲探測器元件正在經(jīng)歷單晶代替陶瓷的技術革命。
“單晶中試已經(jīng)完成,預計今年6月實現(xiàn)量產(chǎn)。”2月25日,寧波翌波光電科技有限公司(以下簡稱“翌波光電”)總經(jīng)理楊建春告訴科技日報記者,“屆時,我們將實現(xiàn)新一代超聲探測器關鍵零部件的國產(chǎn)化?!?/p>
晶體生產(chǎn)有新法
正電子發(fā)射計算機斷層成像設備(PET/CT)被稱為“現(xiàn)代醫(yī)學高科技之冠”,一次顯像可以獲得全身各方位的斷層圖像,幫助醫(yī)生發(fā)現(xiàn)早期病灶和診斷疾病。
“作為PET/CT探測器設備的兩種核心材料,鍺酸鉍晶體(BGO)和硅酸釔镥閃爍晶體(LYSO)在腫瘤、心腦血管疾病等早期病理診斷中起著重要作用?!睏罱ù赫f。
在晶體生產(chǎn)車間,記者看見了待切割的晶體?!斑@是BGO晶體的成品,它的折射率為2.1,接近于鉆石。如果把它加工成寶石,光線打上去會非常漂亮?!睏罱ù耗闷鹨粔K晶體展示道。
“讓晶體生長,首先要將原料配制混合均勻,燒結成多晶料,放置在晶體生長爐中,長成晶體胚?!睏罱ù赫f,“晶體胚是從上往下降著長,然后一層層結晶,一天生長約12毫米。”
不同于傳統(tǒng)的提拉生長技術,翌波光電采用下降法生產(chǎn)晶體?!跋陆捣ǖ募夹g難度較高,要密切觀測各類參數(shù)。提拉法下,晶體的利用率只有70%,如果采用下降法,利用率可以提升至95%。同時,晶體的品質更加穩(wěn)定,能實現(xiàn)形狀的可控,切割利用率更高?!惫臼紫夹g官張福如介紹。
在翌波光電的生長爐里,不同晶體有不同的生長環(huán)境?!?個生長爐,可以讓12個晶體胚同時生長?!睆埜H缯f,“如今,我們已實現(xiàn)晶體生長技術與設備、晶體配方、探測器加工工藝全自主開發(fā)?!?/p>
材料研發(fā)路漫漫
“LYSO晶體因優(yōu)異的能量分辨率和較低的光衰減特性,被看作是提升PET/CT性能的關鍵?!睏罱ù焊嬖V記者,“然而,這一材料的生產(chǎn)技術長期被國外企業(yè)壟斷?!?/p>
1999年,原在中國科學院上海硅酸鹽研究所工作的楊建春,創(chuàng)立翌波光電。作為寧波市甬江人才工程重點引進高科技企業(yè),翌波光電致力于醫(yī)療影像探測器新材料的量產(chǎn)。
“我總希望積累的技術經(jīng)驗能為行業(yè)作一點貢獻?!睏罱ù航榻B,翌波光電團隊開始了漫長而艱難的研發(fā)之路。經(jīng)過多年技術攻關,翌波光電成為國內(nèi)首批將LYSO晶體產(chǎn)業(yè)化的公司。2005年,該公司與國內(nèi)研究院合作,開發(fā)出國內(nèi)首批搭載LYSO晶體的PET/CT樣機。
千淘萬漉雖辛苦,吹盡狂沙始到金?!安牧项I域是一個苦行僧式的領域,要不斷去做去試,才有成功的希望。”楊建春表示。
在高端醫(yī)療影像探測器材料領域已深耕近30年,翌波光電現(xiàn)已成長為集晶體生長、加工、探測器設計和生產(chǎn)能力于一體的國家級高新技術企業(yè)。
張福如告訴記者,2020年,中國每百萬人PET/CT保有量僅為0.61臺,同期美國每百萬人PET/CT保有量約為5.73臺?!疤岣咴O備國產(chǎn)普及率的關鍵是降低成本,而降低成本的核心是材料創(chuàng)新。”
目前,翌波光電正和美國康奈爾大學威爾醫(yī)學院開展項目合作,設計生產(chǎn)出的探測器將用于阿爾茨海默病和腦腫瘤等大腦疾病的檢測。2024年起,公司開始探索人工智能技術在探測器領域的應用,進一步提升探測器圖像質量。
楊建春和張福如有一個共同的心愿:盡快實現(xiàn)相關晶體量產(chǎn),讓醫(yī)療影像探測器的成本降下來,實現(xiàn)國產(chǎn)普及率的提升。
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