香港美時醫療董事長馬启元教授表示,今年是高溫超導大規模應用元年。第二代高溫超導帶材的電流密度已經達到銅的1萬倍,使得高溫超導在三大硬科技行業:可控核聚變,電力輸送與儲能,和磁共振領域的大規模應用成為可能。
高溫超導體材料(如釔鋇銅氧)具有高臨界電流密度和強臨界磁場特性。高溫超導(HTS)的臨界電流密度可達低溫超導的10-100倍。今年8月,自然雜誌報道高溫超導帶材的最新發展表明,HTS的電流密度可達到每平方厘米100兆安以上。
隨著高溫超導在核聚變,電力輸送,磁懸浮列車,及磁共振的應用,HTS帶材的成本將大大降低,達到適合大規模商用的水平。美國的核聚變能源實驗室已在建造磁場超過30T的HTS磁體。
今年8月,美國國家科學、工程和醫學學院(NASEM)發表了題為《美國高磁場科學與技術的現狀和未來方向》的白皮書。它敦促開發28T生物磁共振和14T人體磁共振的新磁體,這些磁體都將使用HTS帶材來構建核心部件。通用醫學前首席技術官Michael Harsh表示“高溫超導將改變磁共振行業”。
馬启元認為,未來高溫超導磁共振將會像超聲設備一樣被廣泛使用,全球裝機總數將從現在的十幾萬台達到一百萬台以上。在未來10-15年內,高溫超導磁共振將在現有的350億美元磁共振市場擴大3-5倍。
磁共振成像是一種無創且高度敏感的醫學成像工具,已成為放射學的標準診斷工具。 自40年前引入臨床以來,全球已安裝超過十多萬台磁共振系統,每年進行約5億次磁共振掃描。大多數磁共振系統使用由低溫超導材料製成的超導磁體,需要液氦冷卻才能運行。90%的磁共振設備是場強為1.5T、3T和7T的超導系統。廣泛使用的1.5T磁共振分辨率為2毫米。3T磁共振將分辨率提高到1毫米。2018年西門子推出了第一台7T人體磁共振,安裝在全球1百多個領先的醫療中心,達到了200微米的分辨率。為了在分子成像水平上進行精確診斷,特別是對於阿爾茨海默病和帕金森病等腦部疾病的神經影像學,需要場強大於10T的超高場磁共振。哈佛醫學院提議開發14T人體磁共振,用於腦疾病成像。
目前全球使用的超導磁共振是基於低溫超導磁體,需要稀缺的液氦製冷。而90%的國家沒有液氦供應,大大限制了磁共振的應用普及。根據世界衞生組織統計,全球仍有50%以上的人口沒有磁共振診斷服務。 而高溫超導磁共振可用價亷可及的液氮(空氣中78%為氮氣)製冷,使得磁共振可與超聲診斷儀一樣在社區和鄉鎮醫院普及。這將使亞非拉發展中國家的磁共振得到普及。從現在的每百萬人不到1台達到目前歐美日等國的每百萬人20台以上的水平。
美時醫療是開發顛覆性高溫超導磁共振技術和產品的領導者,並擁有相關知識產權。美時醫療的HTS技術是高溫超導和磁共振的獨特結合,包括HTS射頻技術和HTS磁體技術。射頻線圈是磁共振系統的核心組件。目前使用的傳統的射頻線圈由銅材料製成,這是噪聲的主要來源之一。使用HTS材料在特定溫度下表現出幾乎為零電阻的特性,大大降低了射頻線圈產生的噪聲,提高了圖像的信噪比。與銅射頻線圈相比,HTS射頻線圈顯示出200%至300%的圖像質量的改進,美時醫療開發的高溫超導射頻線圈在11.7T的生物磁共振系統上將生物納成像靈敏度提高1倍達到23T的場強水平。而鈉原子磁共振成像是檢測腫廇癌病變的最新的,最安全的手段。
美時醫療研發團隊開發超高磁場磁體已有20年多的歷史,曾經在哥倫比亞大學和哈佛醫學院參與過首台4 T全身磁共振系統和首台開放式介入手術用磁共振系統的開發。在超高磁場磁體的設計和製造方面積累了豐富的經驗。美時開發的超高場臨床前磁共振系統,已經在華西和盛京等一流醫院使用。美時醫療成為全球生物醫學磁共振市場的第二家公司。
美時醫療今年將組建高溫超導磁共振事業部,開發全球首台高溫超導磁共振磁體和超高場磁共振。公司研發團隊將開發全球首款16T 高溫超導生物/神經磁共振,目標是“看到”單個神經元!美時團隊還將與哈佛醫學院合作開發全球首台14T臨床用磁共振,用於老年癡呆症等腦疾病臨床診斷。
馬启元興奮地說:“綠色普惠的高溫超導磁共振時代即將來臨,而我們將引領這一產業的升級變革”。