香港美时医疗董事长马启元教授表示,今年是高温超导大规模应用元年。第二代高温超导带材的电流密度已经达到铜的1万倍,使得高温超导在三大硬科技行业:可控核聚变,电力输送与储能,和磁共振领域的大规模应用成为可能。
高温超导体材料(如钇钡铜氧)具有高临界电流密度和强临界磁场特性。高温超导(HTS)的临界电流密度可达低温超导的10-100倍。今年8月,自然杂志报道高温超导带材的最新发展表明,HTS的电流密度可达到每平方厘米100兆安以上。
随著高温超导在核聚变,电力输送,磁悬浮列车,及磁共振的应用,HTS带材的成本将大大降低,达到适合大规模商用的水平。美国的核聚变能源实验室已在建造磁场超过30T的HTS磁体。
今年8月,美国国家科学、工程和医学学院(NASEM)发表了题为《美国高磁场科学与技术的现状和未来方向》的白皮书。它敦促开发28T生物磁共振和14T人体磁共振的新磁体,这些磁体都将使用HTS带材来构建核心部件。通用医学前首席技术官Michael Harsh表示“高温超导将改变磁共振行业”。
马启元认为,未来高温超导磁共振将会像超声设备一样被广泛使用,全球装机总数将从现在的十几万台达到一百万台以上。在未来10-15年内,高温超导磁共振将在现有的350亿美元磁共振市场扩大3-5倍。
磁共振成像是一种无创且高度敏感的医学成像工具,已成为放射学的标准诊断工具。 自40年前引入临床以来,全球已安装超过十多万台磁共振系统,每年进行约5亿次磁共振扫描。大多数磁共振系统使用由低温超导材料制成的超导磁体,需要液氦冷却才能运行。90%的磁共振设备是场强为1.5T、3T和7T的超导系统。广泛使用的1.5T磁共振分辨率为2毫米。3T磁共振将分辨率提高到1毫米。2018年西门子推出了第一台7T人体磁共振,安装在全球1百多个领先的医疗中心,达到了200微米的分辨率。为了在分子成像水平上进行精确诊断,特别是对于阿尔茨海默病和帕金森病等脑部疾病的神经影像学,需要场强大于10T的超高场磁共振。哈佛医学院提议开发14T人体磁共振,用于脑疾病成像。
目前全球使用的超导磁共振是基于低温超导磁体,需要稀缺的液氦制冷。而90%的国家没有液氦供应,大大限制了磁共振的应用普及。根据世界卫生组织统计,全球仍有50%以上的人口没有磁共振诊断服务。 而高温超导磁共振可用价亷可及的液氮(空气中78%为氮气)制冷,使得磁共振可与超声诊断仪一样在社区和乡镇医院普及。这将使亚非拉发展中国家的磁共振得到普及。从现在的每百万人不到1台达到目前欧美日等国的每百万人20台以上的水平。
美时医疗是开发颠覆性高温超导磁共振技术和产品的领导者,并拥有相关知识产权。美时医疗的HTS技术是高温超导和磁共振的独特结合,包括HTS射频技术和HTS磁体技术。射频线圈是磁共振系统的核心组件。目前使用的传统的射频线圈由铜材料制成,这是噪声的主要来源之一。使用HTS材料在特定温度下表现出几乎为零电阻的特性,大大降低了射频线圈产生的噪声,提高了图像的信噪比。与铜射频线圈相比,HTS射频线圈显示出200%至300%的图像质量的改进,美时医疗开发的高温超导射频线圈在11.7T的生物磁共振系统上将生物纳成像灵敏度提高1倍达到23T的场强水平。而钠原子磁共振成像是检测肿廇癌病变的最新的,最安全的手段。
美时医疗研发团队开发超高磁场磁体已有20年多的历史,曾经在哥伦比亚大学和哈佛医学院参与过首台4 T全身磁共振系统和首台开放式介入手术用磁共振系统的开发。在超高磁场磁体的设计和制造方面积累了丰富的经验。美时开发的超高场临床前磁共振系统,已经在华西和盛京等一流医院使用。美时医疗成为全球生物医学磁共振市场的第二家公司。
美时医疗今年将组建高温超导磁共振事业部,开发全球首台高温超导磁共振磁体和超高场磁共振。公司研发团队将开发全球首款16T 高温超导生物/神经磁共振,目标是“看到”单个神经元!美时团队还将与哈佛医学院合作开发全球首台14T临床用磁共振,用于老年痴呆症等脑疾病临床诊断。
马启元兴奋地说:“绿色普惠的高温超导磁共振时代即将来临,而我们将引领这一产业的升级变革”。