【編者按】

十年追光，上?？苿?chuàng)征途勢如虹。

2014年5月，習(xí)近平總書記在上?？疾鞎r(shí)提出“加快向具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心進(jìn)軍”，上海的發(fā)展定位從“四個中心”拓展為“五個中心”。參與研制“天舟”、“神舟”、“羲和”、“祝融”等一批國之重器，推動C919國產(chǎn)大飛機(jī)、首艘國產(chǎn)大型郵輪問世……十年來，上?？苿?chuàng)碩果累累。

在上海國際科創(chuàng)中心建設(shè)十周年之際，澎湃新聞推出“追光十年”特別策劃，聚焦上海科創(chuàng)邁向“全球影響力”之路的十個側(cè)面，解析上海打造科技強(qiáng)國建設(shè)重要引擎的動力源泉。

本篇關(guān)注企業(yè)科研力量。直接面向市場的科研團(tuán)隊(duì)，如何開辟未知新路？

白浪 設(shè)計(jì)

PET/CT全稱“正電子發(fā)射/X射線計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)”，這是輔助醫(yī)生檢查和發(fā)現(xiàn)重大疑難病癥的一雙“火眼金睛”。PET/CT一度被譽(yù)為“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”，作為醫(yī)學(xué)分子影像領(lǐng)域的一項(xiàng)革命性設(shè)備，其研發(fā)難度之大可想而知。

十多年前，這一領(lǐng)域被少數(shù)幾家跨國巨頭占據(jù)，如何突圍而出、自主研發(fā)出趕超國際領(lǐng)先水平的國產(chǎn)PET/CT，并持續(xù)創(chuàng)新迭代？來自上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司（以下簡稱聯(lián)影醫(yī)療）的一支科研團(tuán)隊(duì)，用13年時(shí)間實(shí)現(xiàn)了一系列突破，創(chuàng)造了諸多第一：從有著業(yè)界最小尺寸晶體的PET/CT uMI 510，到業(yè)界首款2米軸向視野PET/CT uEXPLORER，再到業(yè)界最高時(shí)間分辨率的PET/CT uMI Panorama，他們一次次深入“無人區(qū)”。

更讓人意想不到的是，這群研發(fā)人員的年齡大多在25-35歲之間。敢拼敢闖，這股年輕力量推動著中國醫(yī)療科研沖向最前沿。

“做世界最領(lǐng)先的產(chǎn)品”

王超還記得，2023年2月，當(dāng)聯(lián)影醫(yī)療發(fā)布業(yè)界首款全芯無極數(shù)字PET/CT uMI Panorama之時(shí)，吸引了來自全世界的目光——該產(chǎn)品驗(yàn)證了中國科學(xué)家的自主研發(fā)實(shí)力，代表了國產(chǎn)數(shù)字化PET/CT無論在空間分辨率、時(shí)間分辨率和定量準(zhǔn)確性等各個方面，都已經(jīng)走在了世界前列。

王超介紹，最新一代PET/CT uMI Panorama在此前聯(lián)影醫(yī)療自主研發(fā)的PET-CT 的基礎(chǔ)上推陳出新，打造出了“中國芯”、“AI腦”，首次在業(yè)界實(shí)現(xiàn)180皮秒量級超高時(shí)間分辨率。

而在十幾年前，這一切很難想象。那時(shí)，王超還在美國從事科研。是聯(lián)影醫(yī)療的創(chuàng)立，讓王超萌生了回國投身醫(yī)療設(shè)備研發(fā)的想法。

早在2011年，上海已呈現(xiàn)出醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)集中度高的特點(diǎn)，雄厚的制造業(yè)基礎(chǔ)、開放的對外環(huán)境、集聚的高端人才，讓上海吸引了諸多行業(yè)企業(yè)落子，聯(lián)影醫(yī)療正是在這樣的時(shí)代背景下扎根上海。也是在那時(shí)，王超選擇加入公司，成為分子影像設(shè)備研發(fā)團(tuán)隊(duì)的成員之一，隨后逐漸成長為團(tuán)隊(duì)帶頭人。

“在這之前，我在美國一所大學(xué)擔(dān)任研究員，已經(jīng)有了五年的工作經(jīng)歷?！蓖醭貞浀?，當(dāng)時(shí)中國與歐美國家之間的研發(fā)實(shí)力差距很大，“那時(shí)，美國、歐洲等國有很多人在從事分子影像設(shè)備的研發(fā)，高水平的實(shí)驗(yàn)室也很多，但真正商業(yè)化的產(chǎn)品很少，中國國內(nèi)也沒有任何這樣的產(chǎn)品，但國內(nèi)用戶的需求卻有很多，因此我們希望可以研發(fā)出這樣的產(chǎn)品，來造福患者?！?/p>

在王超看來，PET/CT對于推動精準(zhǔn)醫(yī)療、提升醫(yī)療水平意義重大。他介紹，通過PET和CT聯(lián)合成像，通過引入放射性核素進(jìn)行顯像，不僅呈現(xiàn)了傳統(tǒng)影像設(shè)備可以看到的組織結(jié)構(gòu)形態(tài)，還能精準(zhǔn)捕捉到細(xì)胞功能層面的變化，譬如腫瘤的代謝情況如何、是否發(fā)展轉(zhuǎn)移等等，從而一目了然地看到腫瘤在全身的分布狀況，“隨著人類對于健康的重視，它的重要性在臨床上越來越突出”。

但對于一家剛成立不久的醫(yī)療科技公司而言，創(chuàng)業(yè)維艱。

王超坦言，當(dāng)時(shí)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨的競爭對手是跨國企業(yè)“GPS”，即通用電氣、飛利浦、西門子醫(yī)療，“想要突圍，必須實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全鏈條的自主創(chuàng)新，做世界最領(lǐng)先的產(chǎn)品?！?/p>

不斷追趕，打破“最好”

回國后，王超和研發(fā)團(tuán)隊(duì)要做的第一件事，就是將光子探測器的空間和時(shí)間分辨率提到最高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)核心元件的自主研發(fā)，其中就包括探測器晶體、芯片的國產(chǎn)化。

王超（左一）及PET/CT uMI Panorama研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員，一同討論研發(fā)細(xì)節(jié)問題。

一臺PET/CT的研發(fā)，涉及多個核心部件與軟硬件，其中光子探測器是極為關(guān)鍵的一步，“PET/CT的原理是，接收人體注射顯像劑后、產(chǎn)生的不同方向的伽馬光子，通過精確測量兩個光子到達(dá)探測器的位置信息和時(shí)間信息，把病灶定位在一個精準(zhǔn)的區(qū)域里?！蓖醭榻B，光子探測器的空間和時(shí)間分辨率越好，探測的精度越高，設(shè)備就可以在短時(shí)間獲得高質(zhì)量的圖像，對病灶的識別就越準(zhǔn)確。

“在研發(fā)過程中，我們改良了晶體的工藝，使它的尺寸達(dá)到業(yè)界最小的2.76mm，從硬件上保證了更高的空間分辨率?！蓖醭M(jìn)一步回憶，還有一項(xiàng)其獨(dú)創(chuàng)的鉆石鏡面工藝，將光傳輸效率較傳統(tǒng)晶體工藝提升了30%，為系統(tǒng)更高時(shí)間分辨率奠定了基礎(chǔ)。2.76mm晶體最終被應(yīng)用于最新一代PET/CT uMI Panorama光子探測器。

晶體之外，芯片也是探測器的核心部件?！爱?dāng)時(shí)，國外研發(fā)的探測器時(shí)間分辨率普遍水平在300皮秒到400皮秒，我們的目標(biāo)就是要優(yōu)于這個水平，希望是好于200皮秒。”王超說，時(shí)間分辨率要提升，芯片研發(fā)是關(guān)鍵。

作為王超研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員之一，研發(fā)工程師褚少平全程參與了最新一代PET/CT uMI Panorama光子探測器的研發(fā)過程，“整個探測器中，芯片必須要實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)，前后我們花費(fèi)2年半時(shí)間，研發(fā)了3版才達(dá)到了最好的性能。”

褚少平回憶，第一版芯片，他們做到了時(shí)間分辨率500-600皮秒，第二版芯片，則達(dá)到了國內(nèi)當(dāng)時(shí)最好水平——280皮秒，但當(dāng)時(shí)業(yè)界最新最高標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到214皮秒。“我們只能不斷追趕，不斷做技術(shù)優(yōu)化，去打破國際最新標(biāo)準(zhǔn)?！瘪疑倨秸f。

又花了近1年時(shí)間，團(tuán)隊(duì)終于實(shí)現(xiàn)了200皮秒以下的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)測達(dá)到了180多皮秒?！斑@最大程度上提高了芯片的處理性能，壓低噪音，從而去精準(zhǔn)識別存在噪聲里面的光子信號?！?褚少平說。

研發(fā)不止于此。如果說探測器是PET/CT的一雙眼睛，那么此后影像鏈的研發(fā)，猶如塑造強(qiáng)健骨骼并注入新鮮血液 。

“探測器的數(shù)據(jù)量很大，帶寬也很大，影像鏈系統(tǒng)需要與探測器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從探測器的海量數(shù)據(jù)中提取真正有效的信息，去偽存真?！眳⑴c影像鏈開發(fā)的研發(fā)工程師李俊表示，在整個研發(fā)過程中，影像鏈在硬件上進(jìn)行了非常大的升級，提升了整體性能，使得數(shù)據(jù)得以充分的釋放，“這前后花費(fèi)了4年時(shí)間”。

除了影像鏈，PET/CT的探測器也少不了“算法”的加持?！罢麄€探測器需要一套物理算法，‘算法’直接面向醫(yī)生，提供用于醫(yī)生診斷的影像圖?！眳⑴c此項(xiàng)研究的工程師徐涵聰介紹。

徐涵聰說，PET/CT圖像重建算法要緊扣臨床診斷需求，持續(xù)創(chuàng)新?！澳壳?，我們的‘算法’仍然在不斷地進(jìn)化，技術(shù)的研發(fā)要緊跟時(shí)代的發(fā)展，不斷推陳出新。此前我們研發(fā)出來的一套全新高級應(yīng)用算法，前后歷時(shí)2年多時(shí)間，推出多個業(yè)界首創(chuàng)的臨床應(yīng)用功能，提供了更為精準(zhǔn)的診斷圖像。”

“一臺PET/CT的研發(fā)是一個系統(tǒng)，不單單是一個硬件產(chǎn)品，這背后集結(jié)了諸多不同科研領(lǐng)域研發(fā)人員的持續(xù)接力創(chuàng)新。”在王超看來，這是一個需要動力和毅力的過程，對于其所在的研發(fā)團(tuán)隊(duì)來說，內(nèi)在驅(qū)動力就是臨床需求。

“隨著時(shí)代的發(fā)展，對疾病的探測是希望醫(yī)生看得越清楚越好，看得越精準(zhǔn)越好。這個需求始終存在，我們研發(fā)醫(yī)療設(shè)備就該做到越來越好，不斷創(chuàng)造更多價(jià)值，為更多有需求的醫(yī)患服務(wù)?！蓖醭f。

設(shè)備出海，入駐國際頂尖醫(yī)療機(jī)構(gòu)

2023年2月，全新一代PET/CT uMI Panorama在醫(yī)療機(jī)構(gòu)開展應(yīng)用時(shí)，得到了諸多醫(yī)生認(rèn)可——不僅僅是掃描速度超過以往任何一代產(chǎn)品，其成像也更為精準(zhǔn)清晰。

“在過去，我們無法想象能做成這樣一款高精尖的醫(yī)療設(shè)備。而用了不到10年時(shí)間，我們挑戰(zhàn)高難度，再次超越了現(xiàn)有的技術(shù)水平，把所有治療參數(shù)都提高到了最高水平，我們真的做到了！”王超仍難掩激動。

王超表示，在研發(fā)過程中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)也在不斷關(guān)注新的技術(shù)力量，如半導(dǎo)體的發(fā)展、人工智能技術(shù)的興起，并嘗試注入AI算法、深度學(xué)習(xí)等新技術(shù)，這些都在幫助團(tuán)隊(duì)思考如何優(yōu)化傳統(tǒng)的技術(shù)，進(jìn)一步提高PET/CT的性能。

眼下，由聯(lián)影醫(yī)療首先推出的“長軸”分子影像設(shè)備已經(jīng)成為一股技術(shù)風(fēng)潮，引領(lǐng)著整個行業(yè)的發(fā)展。

“簡單來理解，長軸就意味著PET的寬度，從頭頂?shù)酱笸鹊膾呙柚恍枰粋€床位即可完成。”王超解釋稱，常規(guī)PET/CT受制于15cm-30cm的軸向視野，采集影像時(shí)間較長，長軸向視野可以使短時(shí)間采集優(yōu)勢更為明顯，也可以使放射性示蹤劑的輻射劑量更低，適合更多患者，更重要的是可以實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的“3D靜態(tài)成像”到“4D動態(tài)成像”，具有極高的科研價(jià)值。

國產(chǎn)PET/CT的出現(xiàn)，也使得PET/CT的價(jià)格大幅度下降，“降價(jià)的同時(shí)，設(shè)備的性能也變得更好了?！蓖醭硎?，目前，國產(chǎn)PET/CT已經(jīng)在美國和歐洲都拿到了獲批上市的許可證，聯(lián)影醫(yī)療的分子影像設(shè)備迄今也已裝機(jī)數(shù)百臺，并入駐日本、澳大利亞、新西蘭、印度、意大利等多個國家，其中不乏像美國加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校、耶魯大學(xué)、意大利博洛尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院等一批全球頂尖機(jī)構(gòu)。

聯(lián)影醫(yī)療uMI Panorama研發(fā)團(tuán)隊(duì)部分成員，整個團(tuán)隊(duì)成員年齡基本在25-35歲。

或許，你很難想象，這個研發(fā)出國產(chǎn)PET/CT的聯(lián)影醫(yī)療分子影像團(tuán)隊(duì)，其成員大多年齡在25-35歲。

今年33歲的褚少平于2017年中科大博士畢業(yè)后加入聯(lián)影醫(yī)療，在他看來：“公司給我們提供了強(qiáng)大的平臺，以及研發(fā)所需要的資金、技術(shù)和合作，使得我們可以義無反顧地去投身研發(fā)?！?/p>

今年35歲的李俊則表示，真正吸引他留在聯(lián)影醫(yī)療的是其高端醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的絕對領(lǐng)導(dǎo)力，同時(shí)，公司重視員工的發(fā)展和培養(yǎng)。“加入公司后，我就開始獨(dú)立負(fù)責(zé)一些工作，工作3-4年后就已經(jīng)參與到高端設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì)中。在這里，我的伙伴中有國內(nèi)高學(xué)歷頂尖人才、海歸人員，大家敢闖、敢想，能和這樣一群人在一起工作很開心?！?/p>

聯(lián)影醫(yī)療uMI Panorama入駐美國路易斯安那分子影像診療中心。

聯(lián)影醫(yī)療最新披露的2023年年報(bào)顯示：該公司作為中國市場頭部的分子影像設(shè)備廠商之一，按照國內(nèi)新增市場金額口徑統(tǒng)計(jì)，PET/CT和PET/MR連續(xù)多年實(shí)現(xiàn)中國市場占有率排名第一。國際市場方面，公司業(yè)務(wù)已覆蓋亞洲、美洲、歐洲、大洋洲、非洲超65 個國家和地區(qū)。

“這些年里，得益于上海的科創(chuàng)資源，聯(lián)影得以與一大批學(xué)界、業(yè)界的伙伴深度合作，其中有眾多高校、科研院所、頂尖三甲醫(yī)院。未來，我們將會不斷開拓新的技術(shù)，讓更多更優(yōu)的國產(chǎn)分子影像設(shè)備出海遠(yuǎn)航，讓中國的先進(jìn)醫(yī)療科技造福世界更多患者?！?聯(lián)影集團(tuán)董事長薛敏表示。

白浪 設(shè)計(jì)