球管又稱X線管或管球，其作用是產(chǎn)生X射線，是X線發(fā)生裝置的核心部件。而CT球管不僅是CT設(shè)備中產(chǎn)生X射線的關(guān)鍵部件，是CT設(shè)備的信號(hào)源載體，還是CT設(shè)備的“高值耗材”。CT球管技術(shù)壁壘較高，全球能獨(dú)立生產(chǎn)的廠商屈指可數(shù)。今天，小編就來聊聊CT球管的那點(diǎn)事兒。?

一、CT球管，意料之外情理之中的抗疫物資?由于核酸檢測有較高的“假陰性率”、過長的周期和比較大的檢測量等不足；影像檢查具有及時(shí)、準(zhǔn)確、快捷、陽性率高、肺部病變范圍與臨床癥狀密切相關(guān)等優(yōu)勢；新冠疫情爆發(fā)后有專家提出將CT與核酸檢測試劑并用，更有利于診斷新冠患者和控制疫情。《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第五版)》開始將CT影像結(jié)果作為湖北省臨床診斷病例的診斷標(biāo)準(zhǔn)(限湖北省內(nèi))。一時(shí)之間，CT名聲大噪。移動(dòng)CT、車載CT、方艙CT等紛紛上了“戰(zhàn)場”。?中國醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)發(fā)布的《新冠肺炎疫情防治急需醫(yī)學(xué)裝備目錄（第三批）》將“CT球管”也列為了抗疫物資。這不僅因?yàn)镃T球管是CT生產(chǎn)配套的關(guān)鍵配件，新建方艙醫(yī)院、雷神醫(yī)院和火神山醫(yī)院都需要大量與國產(chǎn)CT整機(jī)配套的球管。還因?yàn)镃T球管價(jià)值高，很少醫(yī)院會(huì)有備用管儲(chǔ)備。隨著醫(yī)院的CT診斷量驟增，CT球管會(huì)因消耗而出現(xiàn)損壞，導(dǎo)致停機(jī)。而與低值耗材或“集成組裝”類設(shè)備不同，CT球管無法在短時(shí)間內(nèi)突擊生產(chǎn)。原材料供應(yīng)和工藝過程導(dǎo)致CT球管生產(chǎn)制造周期較長，CT球管的短缺會(huì)嚴(yán)重影響CT設(shè)備的及時(shí)供應(yīng)和正常運(yùn)行。?

二、CT球管的發(fā)展歷程?CT球管和一般X線機(jī)上使用的球管結(jié)構(gòu)基本相同，也有固定陽極球管和旋轉(zhuǎn)陽極球管兩種。（目前廣泛采用的是旋轉(zhuǎn)陽極球管。）1895年，德國物理學(xué)家倫琴在試驗(yàn)冷陰極管時(shí)發(fā)現(xiàn)了X射線。他當(dāng)時(shí)使用的球管被稱為“克魯克斯管（Crookes）”，是含有兩個(gè)電極（陽極和陰極）和少量氣體的密封玻璃管。克魯克斯管接通高壓后，管內(nèi)氣體電離，電子經(jīng)加速后撞擊靶面產(chǎn)生X射線。克魯斯管的管電流和管電壓不能分別調(diào)節(jié)，且功率小、壽命短、X射線質(zhì)量不穩(wěn)定。? ? ? ?

克魯克斯管?

1896年，穆勒（C.H.F.Muller）發(fā)明了世界上第一個(gè)具有實(shí)際使用意義的X線管，這是一只非常簡單并且沒有明確焦點(diǎn)對(duì)焦的球管。燈絲通電后，X線在整個(gè)底部發(fā)射，接收到的圖像非常模糊。同年，穆勒發(fā)明出第一個(gè)具有焦點(diǎn)的X線球管，又被稱為穆勒球管。這種球管通過陰極置一個(gè)凹鏡把X線匯聚于一點(diǎn)，兩端通上電流后，陰極發(fā)射出電子流撞擊陽極，產(chǎn)生X線。? ? ??

?

穆勒球管?

1913年，柯立芝（Coolidge）發(fā)明了高真空熱陰極固定陽極球管（stationary anode X-ray tube），又被稱為柯立芝管。這種球管管內(nèi)真空度高，電子由熱陰極發(fā)射，并由加在陽極和陰極兩端的高壓電壓加速撞擊陽極靶面產(chǎn)生X射線。柯立芝管只需要改變陰極工作溫度就能調(diào)節(jié)管電流的大小。此外，柯立芝管的管電流和管電壓可以分別調(diào)節(jié)。1923年，雙焦點(diǎn)固定陽極球管研制成功，使一只球管同時(shí)具有兩種不同焦點(diǎn)尺寸和功率特性。由于固定陽極球管的陽極靶是固定不動(dòng)的，高速電子流轟擊陽極靶的固定位置，具有功率小、焦點(diǎn)大的特性。目前，固定陽極球管僅用在低功率移動(dòng)式X線機(jī)或牙科X線機(jī)中。

? ? ? ??

柯立芝管?

1927年成功研制出了旋轉(zhuǎn)陽極球管（rotating anode X-ray tube）。高速運(yùn)動(dòng)的電子束由偏離球管中心軸線的陰極射出，轟擊到轉(zhuǎn)動(dòng)的靶面上。由于高速運(yùn)動(dòng)的電子束轟擊靶面所產(chǎn)生的熱量，被均勻地分布在轉(zhuǎn)動(dòng)的圓環(huán)面上，承受電子束轟擊的面積因陽極旋轉(zhuǎn)而大大增加（實(shí)際焦點(diǎn)和空間位置不變），熱量分布面積大大增加。由于旋轉(zhuǎn)陽極球管具有功率大、焦點(diǎn)小的特點(diǎn)，問世后便得到了迅速發(fā)展。20世紀(jì)60年代，旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)速達(dá)到了9000r/min。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了金屬外殼旋轉(zhuǎn)陽極球管。? ? ? ?

旋轉(zhuǎn)陽極球管?

2003年，西門子推出了straton電子束控球管。straton電子束控球管采用陽極直接冷卻的設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的CT球管相比，可以釋放多達(dá)10倍的熱量。快速的冷卻意味著可以安裝更小的陽極，因此設(shè)備重量更輕，進(jìn)一步提高了機(jī)械穩(wěn)定性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的旋轉(zhuǎn)速度。此外，straton電子束控球管還擁有“飛焦點(diǎn)”技術(shù)，可以多角度記錄每次掃描的每個(gè)投影，提高采樣率，大幅改善圖像的清晰度。? ? ? ?

straton電子束控球管?

2013年，GE推出了第一支名為Performix Plus的液體軸承球管，并在2015年推出了新的Performix 40 Plus液體軸承球管，用于Revolution EVO CT。液體軸承球管在實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)速，提供高質(zhì)量圖像的同時(shí)，不僅降低旋轉(zhuǎn)時(shí)的噪音，更重要地是延長了球管的使用壽命。?三、CT球管主要的獨(dú)立制造商

? ? ? ?

1998年，Dunlee率先開辟了CT球管替代市場，生產(chǎn)出業(yè)界第一款1.0 MHU CT替換球管。如今，Dunlee生產(chǎn)的CT替代球管已經(jīng)覆蓋了GE、飛利浦、西門子、佳能等各大廠商的產(chǎn)品。2001年，Dunlee被飛利浦公司收購。收購Dunlee后，飛利浦每年生產(chǎn)的球管超過12,000支。2018年，Dunlee與AllParts Medical合作，通過為期一周的課程，為Dunlee在中國的三家新經(jīng)銷商提供專業(yè)培訓(xùn)，內(nèi)容包括如何安裝DA200Ultra、DA200 P40和Reevo240G球管。

?2、Varex imaging? ? ? ?

20世紀(jì)30年代，Jack McCullough和Bill Eitel 創(chuàng)立了Eimac Products公司，Eimac公司很快以其高品質(zhì)、大功率的X射線管組件而譽(yù)滿業(yè)界。1941年，收到軍方的大批訂單后，Eimac公司將生產(chǎn)基地遷至美國猶他州。二戰(zhàn)后期，Eimac公司開始拓展新的X射線管組件種類，將包括適用于雷達(dá)應(yīng)用的陰極射線管組件和微波X射線管組件納入產(chǎn)品線。1965年，Eimac公司與瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司合并。

2012年，瓦里安公司設(shè)立了Varex imaging的前身——影像部件事業(yè)部(ICB)，向客戶提供涵蓋X射線管組件、數(shù)字平板探測器、工業(yè)安防解決方案在內(nèi)的多種產(chǎn)品。2016年5月，瓦里安公司宣布，其影像部件業(yè)務(wù)將被獨(dú)立分拆出來，原因是影像業(yè)務(wù)和腫瘤業(yè)務(wù)有著不同的發(fā)展路徑。2017年1月拆分完成，Varex imaging 公司正式誕生，并在美國納斯達(dá)克上市。目前，Varex imaging 的業(yè)務(wù)主要分為醫(yī)療產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品兩大板塊，其中，醫(yī)療業(yè)務(wù)占總營收的80%，包括八大類產(chǎn)品：OEM X射線球管、替換X射線球管、平板探測器、醫(yī)療軟件、醫(yī)用高壓連接器、準(zhǔn)直儀、平板探測器保護(hù)套、自動(dòng)曝光控制傳感器。?

3、IAE

? ? ? ?

IAE成立于1950年，位于意大利的米蘭。IAE創(chuàng)立之初主要生產(chǎn)大功率電子閥。1965年，IAE利用高真空和特殊金屬的先進(jìn)技術(shù)開始生產(chǎn)X線球管，并從1973年起專心致力于醫(yī)用X線和CT球管的研發(fā)與生產(chǎn)，目前已成為歐洲最大的單一醫(yī)用球管專業(yè)生產(chǎn)商。2002年，IAE在意大利科爾馬諾市建成新的生產(chǎn)基地，生產(chǎn)能力得到進(jìn)一步提高。目前，IAE的產(chǎn)品范圍幾乎覆蓋所有醫(yī)用X線設(shè)備：移動(dòng)X線機(jī)、C型臂、數(shù)字X線機(jī)、DR、乳腺機(jī)X線機(jī)、CT等，可以替代Varian、Dunlee、GE、西門子、飛利浦、島津、日立、東芝等品牌X線機(jī)和CT設(shè)備球管，在歐洲占有絕對(duì)市場優(yōu)勢。

?4、Richardson Healthcare

? ? ? ?

Richardson Electronics是一家全球制造和分銷公司，成立于1947年，在全球范圍提供影像球管、替換部件和CT服務(wù)培訓(xùn)。2019財(cái)年銷售總額1.67億美元。Richardson Electronics公司的業(yè)務(wù)主要包括三個(gè)領(lǐng)域：電源和微波技術(shù)集團(tuán)、Canvys、醫(yī)療。其中，醫(yī)療業(yè)務(wù)主要包括：診斷性影像替換部件；CT服務(wù)培訓(xùn)和技術(shù)支持；CT和MRI的各類替換管件。?2014年8月，Richardson Healthcare宣布進(jìn)軍X線球管制造領(lǐng)域。同時(shí)，該公司還任命了Dunlee的前總裁Pat Fitzgerald為執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理。2015年6月，Richardson Electronics收購了IMES公司。IMES公司為全球主要CT和MRI廠商提供可信賴的、節(jié)省成本的解決方案。此次收購使 Richardson Healthcare能夠提供具有成本效益的診斷成像替換部件和技術(shù)支持。Richardson Healthcare還推出了P3 Advantage計(jì)劃，這一計(jì)劃與零部件供應(yīng)協(xié)議相關(guān)，讓醫(yī)院和ISO客戶在更換CT球管時(shí)享有優(yōu)先權(quán)。

? ? ? ?

?2018年5月，Richardson Healthcare在美國推出了第一個(gè)新品CT替代球管——ALTA750。這是佳能醫(yī)療(以前的東芝)CXB-750D/4A的替代產(chǎn)品，也被看作是Varex Imaging公司的MCS -078球管。2019年9月，Richardson Healthcare宣布ALTA750 球管獲得CE認(rèn)證。

? ? ? ?

1、瑞能醫(yī)療??

? ? ?

瑞能醫(yī)療是CT球管的全方位醫(yī)療解決方案提供者。公司籌建于2005年，總部位于廣東珠海。瑞能醫(yī)療是國內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)CT球管國產(chǎn)化的高新技術(shù)企業(yè)。自2013年首次完成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)CT球管注冊(cè)上市以來，珠海瑞能目前已實(shí)現(xiàn)5.2M以下CT球管系列產(chǎn)品的國產(chǎn)化，且已有上百只國產(chǎn)CT球管在醫(yī)院臨床應(yīng)用。

?2、昆山醫(yī)源醫(yī)療技術(shù)有限公司?

昆山醫(yī)源醫(yī)療技術(shù)有限公司于2014年初開始5 MHU國產(chǎn)高能醫(yī)用CT球管的研制工作。2016年6月15日，公司與工信部簽署了《醫(yī)用5 MHU以上高能X射線管》強(qiáng)基工程項(xiàng)目，項(xiàng)目實(shí)施年限為三年。公司于2019年1月獲得醫(yī)療器械注冊(cè)證。2020年3月17日，昆山醫(yī)源醫(yī)療技術(shù)有限公司生產(chǎn)的5.3 MHU CT球管入選了中國醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)公布的第5批新冠肺炎疫情防治急需醫(yī)學(xué)裝備目錄，并在疫情期間參與了多家醫(yī)院緊急CT球管安裝使用。

3、麥默真空技術(shù)無錫有限公司?

麥默真空成立于2017年9月，是一家專注于X射線的創(chuàng)新型研發(fā)商，業(yè)務(wù)主要包括X光機(jī)用X射線管組件、CT管組件、第六代靜態(tài)CT射線源模組等。其研發(fā)的多款醫(yī)用診斷旋轉(zhuǎn)陽極X射線管組件（CT球管）目前已獲得醫(yī)療器械注冊(cè)證。麥默真空研發(fā)的CT球管屬于2類醫(yī)療耗材，擁有廣大的市場前景與升級(jí)潛力。目前，麥默真空已通過NMPA認(rèn)證，其重點(diǎn)產(chǎn)品RS350和RS500均獲得醫(yī)療器械注冊(cè)證和生產(chǎn)許可證，同時(shí)也通過了ISO13481和9001的體系認(rèn)證，確保了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。

?四、CT球管未來的發(fā)展方向?

掃描速度的不斷加快、更寬體的探測器的發(fā)展和亞毫米的掃描層厚都要求更高的管電流輸出量，才能保證掃描中每一束X線脈沖發(fā)生足夠的mAs，以獲得良好的圖像質(zhì)量，管電流輸出量的提高又意味著產(chǎn)生熱量的增加，所以需要更高的熱容量或散熱率，這些特點(diǎn)決定了CT球管的發(fā)展趨勢。

總體來說，CT用球管設(shè)計(jì)有兩種趨勢：大功率高管電流輸出球管和高散熱率球管。此外，球管焦點(diǎn)的尺寸和形狀也是直接影響圖像質(zhì)量的重要因素之一。亞毫米的探測器采集單元和達(dá)到0.3mm左右的各項(xiàng)同性分辨率，對(duì)球管焦點(diǎn)尺寸和形狀提出了更高的要求。有些球管還采用了電子束濾過技術(shù)，可濾過無效的低能量電子束。這不僅減少了無效電子對(duì)陽極靶面的沖擊和沖擊產(chǎn)生的熱量，延長球管的壽命，而且提高了X線質(zhì)量，減少了受檢者的輻射劑量，并進(jìn)一步提高了圖像質(zhì)量。

?結(jié)語?

雖然目前國內(nèi)有幾家CT球管獨(dú)立制造商，但和國際的差距依然不容小覷。經(jīng)過這次疫情，相信大家對(duì)CT球管的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化會(huì)越來越重視，相信政府也會(huì)加強(qiáng)CT球管作為重要醫(yī)療戰(zhàn)略物資的儲(chǔ)備。?