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杏耀:高端诊疗/肿瘤医学“中国芯” 精準透视癌细胞

标签:    浏览次数:     时间:2021-05-14 16:31:13

杏耀:高端诊疗/肿瘤医学“中国芯” 精準透视癌细胞(图1)

  图:上海联影研发的首款医学芯片,主要用於PET-CT设备。图为二○一九年四月,联影生产的全球首台全景动态PET-CT成像系统在复旦大学附属中山医院完成装机。/网络图片

  指甲盖大小的芯片搭载了近10亿根晶体管,过去16块芯片才有的功能被集成在1块芯片上……5月13日开幕的2021中国国际医疗器械博览会,发布首款高端医学影像专用“中国芯”(下称PET-CT芯片),可助正电子电脑断层扫描仪极速锁定癌细胞及精细显影识别脑退化症状,成为肿瘤和癌症等重疾早筛早诊的利器。该产品不仅填补了中国在该领域“自研芯片”的空白,更实现关键技术指标的国际领先。/大公报记者 倪巍晨上海报道

  PET-CT芯片已搭载於全新一代PET-CT(正电子电脑断层扫描)设备,它由上海联影微电子科技公司历时2年设计研发,同类芯片从设计到诞生,通常需近百人团队耗时逾5年。儘管芯片仅指甲盖大小,但却集成了近10亿根晶体管,并以每秒上百万次的速度,对微弱电信号进行採样、放大,随后转化为数字信号。

  为降低干扰,捕捉并甄别最微弱的信号,1块PET-CT芯片集成了智能校正、温控监测、数据传输、能量与时间测定等过去需16块芯片才具备的功能。为实现业界最密採样通道,该芯片将单位时间内单个通道信号处理能力提升到业界前所未有的10兆级,比基於传统通用芯片设计的电路处理能力提升10倍。

  超高速摄像 精準治癌拓新天

  “TOF时间分辨率”是衡量芯片的关键性能指标,更是业界追求突破的核心技术方向,其数值越小,定位越精準、图像质量越高。图像质量的提升,可有效帮助医生精準诊断。例如,医生可以发现更早期原位癌,更早为患者提供诊断治疗;在精微的脑部影像上,更高清的图像有助於更早期发现阿尔兹海默病、帕金森症等神经退行性疾病。此外,系统还可更精準地评估PD-1、靶向藥以及化疗等不同肿瘤治疗手段的效果,推动癌症个性化精準治疗。

  PET-CT芯片的TOF时间分辨率首次达到行业最佳的190皮秒级,而1皮秒相当於一万亿分之一秒。如果将搭载“中国芯”的PET-CT设备视为人体内部观测“超高速摄像机”,其在190皮秒级时间分辨率下的拍摄效果,比荷里活电影中“暂停子弹”的时间冻结特效更精準,而业内常规时间分辨率仅为350至550皮秒。

  随着全球晶圆产能的持续紧张,实现医疗芯片自主研发,已成为确保中国产业链安全,促进产业升级发展的重中之重。业界相信,上述“中国芯”的诞生,标志着中国高端医疗装备业已构建起从“整机系统”,到“核心部件”,再到“底层元器件”全链自主可控的垂直创新体系。在全球“缺芯”环境中,PET-CT芯片的诞生,或令中国打破高端医学影像领域芯片大量依赖从西方进口的局面。

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