核磁共振(MR)与CT同属大型医学影像设备,但两者的成像原理决定了各自的能力边界。CT以X射线衰减成像,核磁共振则利用人体中氢原子的信号反应来确定水分子在生物体内的分布结构,从而探测人体生理结构的完整性——人体约三分之二由水构成,水由氢原子和氧原子构成,在磁场作用下产生的是电磁波,其中的“核”指氢质子核,而非核电的核,因此没有核辐射。相比CT,核磁共振能够避免辐射,软组织成像精度高,纹理边界也更为清晰,这使其成为现代化医院不可或缺的专业设备,也构成了它在软组织对比度上难以被替代的底层原因。

技术路线:从磁体到算法的一条完整链路

核磁共振的技术路线并非单点突破,而是一条环环相扣的链路:磁体(永磁与超导)、谱仪、梯度线圈与梯度放大器、射频线圈与射频放大器,直至序列设计与图像重建算法。其中超导MR已逐渐成为全球主流产品,1.5T MR系统目前保有量最多;T代表tesla,即场强大小,地球磁场约为0.00005 T,T越大通常意味着更高分辨率和更快的成像速度。目前主流产品为1.5T和3.0T,各大厂商也在探索更高场强:联影自主研发了5.0T超高场MR,西门子和GE则推出了7.0T超高场MR。在3T时磁共振可分辨小至1mm的细节,7T设备上可达0.5mm,能够分辨人类脑部皮层的内部功能。不过超高场产品的安全性仍需进一步验证,价格也不是普通三甲医院能够承受,因此在一段时间内,MR领域的发展趋势仍是3.0T逐步取代1.5T。

竞争壁垒:为什么这条赛道门槛高

壁垒首先体现在超导磁体等核心部件的自主研发与制造能力上。十年前,全球实现磁共振全部核心部件技术自主研发的企业只有GE和西门子两家,国产MR因不掌握核心技术主要占据中低端市场。此后,联影实现了超导磁共振的磁体、谱仪、梯度线圈、梯度放大器、射频线圈、射频放大器等所有核心部件的100%自主研发和生产,成为世界第三家掌握MR核心科技的企业,其自主研发的我国第一款3.0T高场MR获得2020年度国家科学技术进步奖一等奖。磁体均匀性与稳定性控制、序列开发与临床软件生态,同样是长期积累的结果。按新增销售台数计,2020年联影医疗已成为中国市场最大的MR设备厂商;在中国1.5T MR设备市场和超导MR设备总体市场中,联影市场占有率均排名第一。此外,大型医疗设备的研发和生产是产学研医融合创新的过程,体现的是科研、临床、人才培养与生产制造的全方位能力,需要长期积累。

市场格局与演进方向

从市场规模看,全球MR市场规模2020年达到93.0亿美元,灼识咨询预计2030年将达到145.1亿美元,年复合增长率为4.5%;中国MR市场规模2020年达89.2亿元,预计2030年增长至244.2亿元,年复合增长率为10.6%。人均保有量方面,2018年日本、美国每百万人MR人均保有量分别约为55.2台和40.4台,同期中国约为9.7台,差距显著,也意味着增长空间。产品结构上,2020年中国市场1.5T及以下的中低端MR占比约74.9%,3.0T高端MR占比25.0%,预计3.0T MR占比将于2030年增长至40.2%。趋势上,医学影像设备正向小型化、智能化、低成本化演进,2020年FDA批准了全球首款移动式核磁共振成像设备;大孔径则是高端MR的发展方向,2020年5月联影发布世界第一台商用75cm孔径的3.0T磁共振(uMR OMEGA),2020年11月西门子发布世界第一台商用80cm孔径的0.55T磁共振(Magnetom Free.Max),大孔径是大体型患者与幽闭恐惧症患者的福音,但其最大瓶颈在于需要重新设计产线、资本开支巨大。

常见问题

核磁共振和CT的核心区别是什么?

CT以X射线衰减成像,核磁共振则通过氢原子在磁场中的信号反应呈现体内水分子分布,属于物理学反应,没有核辐射。相比CT,核磁共振能够避免辐射,软组织成像精度高,纹理边界也更为清晰。

核磁共振的技术壁垒集中在哪些环节?

壁垒集中在高场超导磁体的制造、均匀性与稳定性控制,以及谱仪、梯度系统、射频链路等核心部件和序列开发、临床软件生态。十年前全球仅GE、西门子两家实现全部核心部件自主研发,可见其积累难度。

为什么说超导磁体是关键?

超导MR已逐渐成为全球主流产品,场强直接关系到分辨率与成像速度,主流产品为1.5T和3.0T,厂商正向5.0T、7.0T等更高场强探索。磁体及其配套核心部件的自主能力,决定了一家厂商能否进入高端市场。