在現(xiàn)有X射線醫(yī)療影像中,一直存在一個未能突破的難題。當患者進行X射線拍片時,X射線穿越被測身體部位發(fā)射到平板探測器時,會在平板探測器中形成X射線影像,影像最終作為電信號經(jīng)過相應處理后傳輸?shù)诫娔X顯示屏上,從而展示出患者被測部位的X光片信息。但在這個過程中,平板探測器感應X射線的靈敏度與最終形成的X射線影像清晰度(即影像分辨率)永遠無法同時最大化,只能選擇一個折中的平衡。

造成這種結(jié)果的深層原因是平板探測器受到背后核心傳感器的技術(shù)限制。傳感器是由復雜的感應元件組成,現(xiàn)代醫(yī)療影像平板探測器主流技術(shù)原理多采用的是上世紀90年代西門子和飛利浦法國子公司Trixell所開發(fā)的X射線傳感器技術(shù),這也替代了膠片沖洗方式,開啟了數(shù)字醫(yī)學影像時代。

然而,超過安全劑量的X射線對人形成傷害不言而喻,長期需要與X射線打交道的拍片醫(yī)生,更是容易成為X射線傷害的重點人群。想要降低拍片時X射線源釋放的放射劑量,那么就需要讓接受X射線的平板探測器靈敏度提高,實現(xiàn)低劑量X射線就能成像。但是平板探測器靈敏度的提高意味著必須將其傳感器的面積增大,才能足夠靈敏捕捉到發(fā)射過來的X射線;傳感器面積增大又會導致成像像素點變大,這也就意味著最終成像清晰度/分辨率會降低。

在綜合考量放射劑量與成像清晰度之后,目前一般臨床X射線影像分辨度保持在了120?m～130?m左右。但這個分辨度對于發(fā)現(xiàn)比如在乳腺癌早篩過程中僅150?m左右大小的鈣化點而言,X射線拍片成像則難以滿足。

深耕研發(fā)硬科技核心技術(shù),新一代TFT傳感器問世

桑鈞晟博士領銜的團隊經(jīng)過數(shù)年摸索與研究,最終找到了打破現(xiàn)有傳感器技術(shù)限制的方法,并對傳感器底層核心技術(shù)進行了革新,開發(fā)出了新一代TFT傳感器技術(shù),在2017年底創(chuàng)立了中科愛銳,致力于半導體傳感器芯片設計、工藝及其在醫(yī)療健康領域的應用,生產(chǎn)制造全球領先的高端醫(yī)療影像核心部件及設備,面向全球市場提供一流產(chǎn)品和綜合解決方案。

桑鈞晟畢業(yè)于北京大學,獲得中國科學院生物學碩士、美國布朗大學生物醫(yī)學博士,以及美國賓夕法尼亞大學沃頓商學院MBA,有著近二十年在中國市場創(chuàng)業(yè)和企業(yè)一線經(jīng)營管理的豐富經(jīng)驗,曾擔任過數(shù)家創(chuàng)業(yè)和發(fā)展期公司、大型國企、上市公司的董事及顧問,經(jīng)歷過頂尖科研機構(gòu)嚴謹優(yōu)良的科學訓練和市場一線的磨礪。

“只有高壁壘的賽道在未來才有競爭的機會。”桑鈞晟說道,“‘半導體芯片’和‘健康醫(yī)療’屬于技術(shù)和行業(yè)壁壘非常高的兩個領域,所以我們瞄準了基于半導體芯片技術(shù)的醫(yī)療場景下應用機會�！�

桑鈞晟博士簡單地向動脈網(wǎng)介紹了中科愛銳團隊自主研發(fā)的新一代TFT傳感器核心技術(shù),以及該技術(shù)如何能夠攻克靈敏度與分辨率不能兼得的難關(guān)。

“其一,我們的傳感器芯片采用了立體結(jié)構(gòu),改變了原本平面結(jié)構(gòu)的半導體器件,實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)即功能,是完全不同設計的創(chuàng)新,完成集感應、存儲和計算傳輸?shù)?-D有源像素架構(gòu),同時提高了分辨率和靈敏度�！�

“其二,我們用單顆晶體管就實現(xiàn)了即使使用CMOS也需要3顆晶體管集成才能實現(xiàn)的光電增益,并且增益倍數(shù)很高�！�

在這兩種效果的加持下,中科愛銳團隊所研發(fā)的新一代TFT傳感器芯片能夠?qū)崿F(xiàn)高增益、高分辨率下的高信噪比,徹底超越所有現(xiàn)有技術(shù),能夠降低60%至90%的X射線劑量,實現(xiàn)像素大小為30?m至75?m的分辨率,指數(shù)級增加光子利用率,實現(xiàn)超強靈敏度,真正實現(xiàn)底層傳感技術(shù)的革新。

全產(chǎn)品線開發(fā),首個行業(yè)解決方案已于山東落地試點

中科愛銳重新定義了全球TFT傳感器技術(shù)的新標準,成為全球唯一實現(xiàn)了單顆晶體管信號放大的有源像素(APS)功能,在微小像素尺寸下仍然有高信噪比,超越目前全球其它同類傳感器,尤其超越仍基于Trixell技術(shù)原理的主流技術(shù)產(chǎn)品,徹底打破了放射醫(yī)學影像設備“放射劑量減少與分辨率提高不可兼得”的困局,有望開啟全球醫(yī)療影像器械設備的更新迭代。

基于這項核心技術(shù),中科愛銳制造出全球第一塊3-D智能像素傳感器芯片和對應平板探測器,該平板探測器擁有6大優(yōu)勢:更清晰的高分辨率影像(已經(jīng)實現(xiàn)50?m,最終可達30?m)、更安全的超低放射劑量(已減少2/3放射劑量,最終可減少90%)、更快速的動態(tài)響應(達到34幀/秒)、更穩(wěn)定的間接成像、更一致的大面積無拼接成像、更低功率與高良品率。

該類平板探測器在目前臨床使用越來越多的介入治療醫(yī)療影像設備如DSA、C型臂和各類醫(yī)療機器人等具有獨特優(yōu)勢。

與該探測器配套的,還有中科愛銳自主研發(fā)的各種X射線醫(yī)療影像整機設備。并且已成功研發(fā)出一款超高清低劑量乳腺鉬靶整機,該鉬靶不僅同時實現(xiàn)高分辨率、低劑量,還有望真正解決乳腺鉬靶難以看清的東方女性常見致密性腺體組織邊界和精細結(jié)構(gòu)。

在擁有了底層傳感技術(shù),自主開發(fā)了傳感器芯片、平板探測器、乳腺鉬靶整機后,中科愛銳也朝著乳腺癌早篩整體解決方案靠攏,開發(fā)了“共享+移動+遠程+AI”四位一體的“移動乳腺癌篩查系統(tǒng)”,并且在山東開始落地試點。

未來,中科愛銳期待依托這項全球領先的硬科技創(chuàng)新核心技術(shù),研發(fā)更多有競爭力的優(yōu)質(zhì)健康醫(yī)療產(chǎn)品,為醫(yī)療細分領域提供更多有價值的解決方案,讓大眾可以享受到世界前沿的優(yōu)質(zhì)醫(yī)療健康服務。

據(jù)悉,中科愛銳已完成了A輪融資,目前正在進行新一輪的融資,募集資金主要用于新產(chǎn)品研發(fā),以及產(chǎn)品注冊認證和市場推廣,相信不久后便能迎來喜訊。

作者:王嬋