文|動脈網(wǎng)
過去，這個領(lǐng)域的國產(chǎn)突破一直被看作是天塹。
一位投資人表示：“影像設(shè)備種類多樣，一種影像設(shè)備涉及多種核心元器件，以及材料、算法，龐大的產(chǎn)業(yè)鏈為國產(chǎn)突破帶來較大的難度。同時，國際巨頭對于上游源頭技術(shù)的封鎖也較強。”
為了更好地把控上游，全球頂尖的數(shù)字化平板探測器供應(yīng)商Trixell，由西門子和飛利浦聯(lián)合創(chuàng)建。
近十年來雖然國產(chǎn)核心元器件有單點突破，但在商業(yè)化和市場份額上尚未形成氣候。但如今國產(chǎn)影像上游開始迎來國產(chǎn)替代加速期。
國內(nèi)X線探測器龍頭奕瑞科技2021年年報中公布的數(shù)據(jù)顯示，奕瑞科技2021 年實現(xiàn)營業(yè)收入 11.87 億元，同比增長 51.43%；歸屬于母公司股東的凈利潤 4.84 億元，同比增長 117.79%，扣非歸母凈利潤 3.42 億，同比增長 72.29%，業(yè)績高速增長。另一家X線探測器生產(chǎn)商康眾醫(yī)療2021 年度實現(xiàn)營業(yè)收入約 3.42 億，凈利潤 8952.68萬元。
兩家公司的毛利也在不斷增長，2021年奕瑞科技毛利率為56.89%，比上年增加4.58%；康眾醫(yī)療毛利率從2020年的44%提升至46%。
同時，影像上游也有多筆融資發(fā)生，此前，紅杉曾投資過奕瑞科技，奕瑞科技在科創(chuàng)板上市市值超過200億元，紅杉、北極光、辰德等投資人減持套現(xiàn)合計15.46億元。上游核心元器件這個投入大、收益難開始迎來長期主義的勝利。
醫(yī)學(xué)影像上游融資事件
X線探測器的性能很大程度上決定了影像設(shè)備的成像質(zhì)量、成像速度和劑量率，是最關(guān)鍵的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備元器件。
在壁壘較高的醫(yī)學(xué)影像市場，X線探測器為什么能夠突圍？X線探測器的發(fā)展歷程能夠為國內(nèi)影像上游元器件的國產(chǎn)替代帶來哪些啟示？動脈網(wǎng)對這個賽道進行了梳理。
口腔市場逆勢增長，CBCT成為X線增長亮點
醫(yī)學(xué)影像器械是我國醫(yī)療器械行業(yè)第一細分領(lǐng)域，2020 年市場規(guī)模已達到 537億元，預(yù)計 2030 年市場規(guī)模將接近 1100 億元。
從細分市場規(guī)模來看，根據(jù)聯(lián)影醫(yī)療招股書，2020年，中國磁共振成像系統(tǒng)（MR）市場規(guī)模達 89.2 億元，預(yù)計 2030 年將增長至 244.2 億元；2020 年在新冠疫情帶來的強烈需求驅(qū)動下，中國X 射線計算機斷層掃描系統(tǒng)（CT）市場規(guī)模達到約 172.7 億元，預(yù)計 2030 年將達到290.5 億元。
X 射線成像系統(tǒng)（XR）包含了DR、移動DR、乳腺機、胃腸機、C形臂等產(chǎn)品，2020年，中國 XR 市場規(guī)模約 123.8 億元，預(yù)計 2030 年市場規(guī)模將達到 206.0 億元。
醫(yī)學(xué)影像設(shè)備分類
X線探測器廣泛應(yīng)用于X線醫(yī)學(xué)影像設(shè)備中。包括診斷X線設(shè)備（DR/數(shù)字化乳腺X射線攝影系統(tǒng)）、治療輔助設(shè)備（放療定位設(shè)備/醫(yī)用直線加速器）、手術(shù)介入設(shè)備（DSA/C型臂）、CBCT、CT設(shè)備。
CT和XR產(chǎn)品的未來五年年復(fù)合增長率都約為5%左右，相比于很多高速增長的醫(yī)療器械細分市場，這個增速并不算高。
在下游應(yīng)用市場增速有限的情況下，X線探測器如何能夠?qū)崿F(xiàn)逆勢增長。2021年X線探測器實現(xiàn)高速的增長的原因來自三方面：
首先是因為2020 年在新冠疫情帶來的強烈需求驅(qū)動下，中國的CT和DR市場快速增長。CT市場規(guī)模從2019年的117.6億元增長到2020年的172.7億元。新冠疫情也帶動了移動DR產(chǎn)品的市場的增長。下游需求的暴增推動了上游X線探測器放量。
除疫情帶來的波動外，X線探測器的主要增長動力一直以來來自于新的DR產(chǎn)品對于CCD-DR、CR 和膠片機的替代。
第二大增長動力來自于口腔市場的CBCT、口內(nèi)牙（根尖）片數(shù)字成像的快速增長。口腔診所中的CBCT和口內(nèi)牙片攝影儀都需要X線探測器，兩種產(chǎn)品在國內(nèi)的滲透率都較低。近年來，隨著口腔民營醫(yī)療的快速發(fā)展，CBCT和口內(nèi)牙片數(shù)字成像市場快速增長。
在齒科領(lǐng)域，隨著整機成本的降低和種植牙技術(shù)的普及，CBCT 三合一系統(tǒng)正在逐步取代單獨的齒科全景系統(tǒng)。齒科全景機一般使用一套線陣探測器，而 CBCT 三合一系統(tǒng)使用兩套線陣探測器加一套平板探測器或一套線陣探測器加兩套平板探測器。齒科全景機向 CBCT 三合一系統(tǒng)的過渡，將帶動數(shù)字化 X 線探測器在齒科領(lǐng)域應(yīng)用和市場的增長。
2021年，齒科為奕瑞科技帶來了2億元的營收?？谇辉\斷中的CBCT和口內(nèi)牙片攝影儀都需要X線探測器。奕瑞科技齒科客戶包括美亞光電、朗視、博恩登特、菲森和啄木鳥等。
在口腔市場中，國產(chǎn)替代相對更容易。公立醫(yī)院更傾向于采用進口品牌，而民營醫(yī)院出于性價比考慮更傾向于采用國產(chǎn)品牌，國產(chǎn)X線探測器能夠憑借性價比優(yōu)勢拓展市場份額。
在北上廣深等超一線城市，CBCT的滲透率可能已經(jīng)達到50%。根據(jù)德邦資本測算，國內(nèi)CBCT滲透率不足30%，未來仍有較大的提升空間?？趦?nèi)牙片攝影儀通常由X射線發(fā)生裝置及其支撐部件組成。用于對牙齒進行X射線攝影，獲得影像供臨床診斷用。
口內(nèi)牙片數(shù)字成像正逐步取代口內(nèi)膠片成像，應(yīng)用上與口腔CT機并不重疊?？趦?nèi)牙片數(shù)宇成像與牙科X線機配合使用，是在根管治療、牙體牙髓疾病、種植術(shù)后評價等口腔臨床中廣泛使用的影像檢查手段。
幀觀德芯創(chuàng)始人曹培炎表示：“全球的口腔市場都是以民營診所為主，過去國內(nèi)的口腔診所可能更多處理拔牙、補牙，隨著種植、正畸等多樣業(yè)務(wù)的出現(xiàn)。診所對于數(shù)字化工具的需求更大?？谇籜線成像的高速增長，我們認為在未來五年內(nèi)都會繼續(xù)保持。”
第三大增長點來自于工業(yè)市場和獸用市場。在工業(yè)應(yīng)用中，X線探測器可以用于工業(yè)無損檢測。在工業(yè)領(lǐng)域，動力電池檢測和半導(dǎo)體后端封裝檢測成為近年來 X 線探測器在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用新的增長點，尤其在新能源電池檢測需求的增加。新能源電池企業(yè)也開始成為X線探測器核心客戶。
快速增長的X線探測器市場，國產(chǎn)如何實現(xiàn)彎道超車？
大型影像設(shè)備近年來進入了“技術(shù)靜默期”，行業(yè)內(nèi)并沒有變革性突破，給予國產(chǎn)品牌良好的契機來“追趕”歐美品牌。
過去，國產(chǎn)替代的主陣地是在中低端市場，在X線探測器領(lǐng)域，X線探測器的種類多樣，未來國產(chǎn)替代可以朝著哪些技術(shù)方向發(fā)力？
X 線影像設(shè)備自誕生以來，始終在追求更高的密度、空間、時間、能譜分辨率以及更小的 X 線使用劑量。20 世紀 80 年代至今，X 線影像設(shè)備大致經(jīng)歷了模擬圖像階段、間接數(shù)字化階段和直接數(shù)字化階段三個發(fā)展階段。
X線探測器始終朝著成像質(zhì)量不斷提高、成像速度不斷加快、輻射劑量不斷降低三大方向不斷發(fā)展。從技術(shù)發(fā)展趨勢看，數(shù)字化 X 線探測器朝著更靈敏、更低噪聲的方向發(fā)展。
X探測器的分類多種多樣，可以用多種分類方式。最常見的分類是分為直接轉(zhuǎn)化和間接轉(zhuǎn)化。
X線探測器其他分類方式
間接轉(zhuǎn)化X光要先經(jīng)過一層閃爍體，閃爍體將X光轉(zhuǎn)換為可見光，再通過光電轉(zhuǎn)換成電信號，例如CMOS探測器、非晶硅探測器。X光在轉(zhuǎn)換成可見光的過程中會產(chǎn)生散射現(xiàn)象。
從特點上看，CMOS探測器具有分辨率高、圖像噪聲低、采集速度快的優(yōu)點，但由于受到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中晶圓大小的限制，工藝和原材料成本均高于非晶硅，目前在小尺寸動態(tài) X 線影像設(shè)備應(yīng)用上具有明顯的優(yōu)勢。
非晶硅類平板探測器一般在表面需要添加閃爍涂層，主要分為碘化銫和硫氧化釓，其中碘化銫光電轉(zhuǎn)換效率高，成像質(zhì)量高，但成本較高。目前非晶硅平板探測器是市場主流平板探測器，相對來說，其技術(shù)發(fā)展成熟，成像質(zhì)量好，穩(wěn)定性高。
直接轉(zhuǎn)換是將X光直接轉(zhuǎn)換成電信號，再轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸出，信號輸出可以分為能量積分型和光子計數(shù)型。
通稱的非晶硒就是直接轉(zhuǎn)換加能量積分型的代表性探測器。由于材料技術(shù)限制，其穩(wěn)定性較差，受外部環(huán)境影響大，容易損壞，因此維護成本高。但擁有高成像質(zhì)量的非晶硒依然有大量醫(yī)院買單。
全球領(lǐng)先醫(yī)療診斷公司Hologic（豪洛捷）的乳腺機采用乳腺專用非晶硒直接數(shù)字化平板探測器。在發(fā)達市場，Hologic市場占有率超過70%。乳腺機要求高空間分辨率、高密度分辨率，而間接探測表現(xiàn)都不怎么樣，所以憑借更好的成像質(zhì)量，Hologic的產(chǎn)品在發(fā)達國家市場很受歡迎。但由于成本限制，非晶硒成像也只主要應(yīng)用于乳腺領(lǐng)域。
光子計數(shù)探測器通過采用高速專用集成電路將X射線光子逐個計數(shù)，較傳統(tǒng)積分型輸出電路，光子計數(shù)器無附加電子噪聲，有效降低輻射劑量。同時通過優(yōu)化設(shè)計實驗多能譜，為物質(zhì)識別提供了基礎(chǔ)，物質(zhì)識別將大大提供檢出率。采集到的圖像信號無暗噪聲、圖像、圖像灰階度高、有超大動態(tài)范圍。單光子計數(shù)式平板探測器不僅僅能夠測出入射光場的強度分布，還能夠得到能譜分布。與非晶硒平板探測器相比，光子計數(shù)探測器對環(huán)境溫度濕度不敏感，因此可靠性強，維護成本也更低。
光子計數(shù)探測器被公認為是下一代X光成像技術(shù)。但目前光子計數(shù)探測器計數(shù)的缺點是不能形成完整大面積的探測器，這和光子計數(shù)探測器目前只能依靠CMOS集成電路芯片讀出相關(guān)。而大面積的探測器都是使用TFT傳感器。
所以目前光子計數(shù)探測器產(chǎn)品主要應(yīng)用于乳腺機、口內(nèi)掃描儀和CBCT中。西門子將光子計數(shù)探測器用于CT中。
從研發(fā)難點上看，光子計數(shù)X光探測器涉及半導(dǎo)體材料、芯片設(shè)計、封裝工藝、算法等多種技術(shù)，全球范圍內(nèi)完整掌握這一技術(shù)的公司較少。
光子計數(shù)X線探測器技術(shù)方向也為國內(nèi)企業(yè)提供了彎道超車的機會。國內(nèi)企業(yè)幀觀德芯致力于光子計數(shù)型X射線探測器及其整機系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)制造，目前已經(jīng)擁有乳腺攝影系統(tǒng)、牙科攝影系統(tǒng)以及一系列科研探測器。
此外，CMOS、IGZO、柔性基板、能譜探測、CT 探測器等技術(shù)也是業(yè)內(nèi)的研發(fā)方向。
難啃的核心元器件，國產(chǎn)究竟如何發(fā)力？
在整個醫(yī)學(xué)影像版圖中，只有DR的國產(chǎn)替代率較高，目前國內(nèi)DR設(shè)備國產(chǎn)化率達到70%，DR設(shè)備市場國產(chǎn)品牌主要有萬東、安健、邁瑞、普愛、聯(lián)影、藍影、深圖等。
其他影像產(chǎn)品要想實現(xiàn)國產(chǎn)替代首先要看到，DR能夠在眾多醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)品中實現(xiàn)國產(chǎn)替代和背后的產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)。
一位影像行業(yè)從業(yè)者表示：“DR的底層技術(shù)來自于顯示屏，國內(nèi)以京東方為代表的面板企業(yè)在非晶硅技術(shù)方面已經(jīng)非常成熟。產(chǎn)業(yè)鏈的成熟國內(nèi)影像企業(yè)的國產(chǎn)替代打造了較好的基礎(chǔ)?！?/p>
在探測器其他組件中，國產(chǎn)產(chǎn)品也需要有所突破。從材料上看，非晶硅閃爍體涂層材料碘化銫和硫氧化釓國產(chǎn)能不能產(chǎn)出穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品也是一大難點。以CT 探測器的核心組件ADC芯片為例，目前國內(nèi)CT廠商所使用的ADC芯片大多來自國外芯片廠商。
“所以這個領(lǐng)域的難點是突破了單一的技術(shù)壁壘收效甚微，在整體的產(chǎn)業(yè)鏈中還有多種關(guān)卡?！?/p>
這也是為什么影像設(shè)備零部件較多，也不乏國產(chǎn)企業(yè)進入，高壓發(fā)生器的國產(chǎn)廠家有萬東、東軟、德潤特、廣西俊龍；X線球管的國產(chǎn)廠家有杭州萬東、凱龍，但是并沒有取得較大的市場份額。
未來，國產(chǎn)影像核心元器件如何突破？
幀觀德芯創(chuàng)始人曹培炎表示：“國內(nèi)的醫(yī)學(xué)影像替代是特別難，在國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈空白的情況下需要造出完整的‘輪子’，且造輪子的同時，有人在造噴氣式發(fā)動機，所以我們沒有選擇重復(fù)造輪子的路線，而是瞄準影像領(lǐng)域最新的技術(shù)，自主創(chuàng)新，進行研發(fā)突破。”
我國的影像設(shè)備還在不斷洗牌，技術(shù)能力弱的企業(yè)將被淘汰，選擇門檻較低的跟隨式創(chuàng)新，非常容易陷入同質(zhì)化、低價競爭的局面，也只有具備全球創(chuàng)新性的公司才能在更大的全球市場中占據(jù)一定市場份額。