[00123821]医疗CT用大热容X射线球管关键技术研究

本项目来源于四川省科技厅科技计划项目。 高端医疗设备的国产化,已列为国家科研高新技术产业的战略方向。基于射线的医疗影像诊断、治疗设备是重要支持方向。其中,X光CT是一种有效的临床诊断手段,可以发现人体内的组织结构及其形态病变。随着医疗水平提高,CT核心部件之一的X光球管市场需求迅速增加。 球管属于耗材,寿命在几个月到一年之间,有持续增长的需求。根据2006年到2015年CT保有量（2015年为19592台）、销量（＞2300台/年）和增长速度数据（10%）,预计到到2020年,我国CT保有量将达到约30000台。球管市场容量大大超过100亿/年。目前2-3.5MHU热容量的中端CT球管每支价格在20-30万人民币左右。若按照国产管20万元/只的单价估计,到2020年市场容量在20亿/年左右。而如果要发展到日本2006年的医疗设备装备水平,仅3MHu 左右热容CT球管的市场容量就在128亿/年左右。 由于技术门槛很高,CT设备投资大,研发及生产周期长,技术要求比较严格,对生产企业的综合能力要求高,市场主要集中在几家企业,集中度在90%以上。其中,中高端CT市场主要由西门子、通用医疗、飞利浦和东芝4家占领。低端CT市场则还包括国内的东软、联影等企业。CT整机厂家多采用全球采购的模式。通用、西门子、菲利浦、东芝,均能自己生产球管。除这四家外,瓦里安、Dunlee则是专业的球管生产厂家,并为整机厂提供初装的球管或经过认证的替代管。目前CT球管尚未能实现国产,完全被VARIAN、GE、SEIMENS等国外公司垄断。因此自主研发国产CT球管,具有良好、持续的市场前景和重要的社会影响。 过去及目前国内在进行CT球管研发的主要企业和研究单位,但是采用的无一例外是逆向工程。在面对复杂的物理、机械、电气及材料工艺高度集成的球管时,单纯的逆向工程这种快捷方式遇到很大阻碍。为此,本项目团队从一开始就建立了自主研发平台和工艺线,在研发路径和研发技术上实现自主创新。主要包括：（1）多角度交叉研发路径创新设计。团队坚持技术研究与市场导向交叉、科学问题与技术问题交叉等,基于市场需求,针对性的梳理出CT球管研发中的八大类关键技术问题,并开展了深入研究分析。（2）多物理场耦合技术研发思路。CT球管涉及到阴极电子发射、束流光学、束靶物理、转子动力学、传热学、加速器物理、高电压物理、热力和电真空物理等多物理场耦合问题,同时涉及到多种电真空工艺技术等,团队利用计算机数值仿真技术,对多物理场问题进行解耦和耦合分析,实现了器件优化设计与工艺改进,大大降低了经验依赖性和时间成本等。（3）基础物理研究创新支持。关键技术的根本通常是基本的物理、材料等问题,团队利用5μm精度阴极测试平台、真空轴承旋转阳极靶测试平台、高电介质强度陶瓷绝缘测试平台、二次电子测量分析系统等开展了关键物理问题的深入研究,为技术突破提供了支撑条件。 CT球管国产化与研发技术自主化,将打破该市场的国外垄断,节省国家外汇,降低国内的临床医疗成本。随着“一带一路”建设的推进,该具备完全自主知识产权的系列CT球管具备足够的竞争力,以中国品牌的形象进入国外市场,创造外汇收入。CT球管的市场导向型研发中积累的电真空基础物理研究能力,可以应用到国内军品研发,为改进军用电真空器件可靠性、降低成本提供指导。 本项目所研制的3MHU热容医疗CT用X射线球管的主要技术指标都达到了计划书的标的,达到了进口同类产品的水平,满足医疗CT的需求。