此文章來源于微信公眾號(hào)：醫(yī)工研習(xí)社
一、因?yàn)榍蚬苌婕暗脑矶?/strong>
X射線源，即球管，我們知道其是高速電子撞擊大原子而產(chǎn)生的軔致輻射，并利用其中的有效X射線來穿透人體。但，這種撞擊機(jī)理的持續(xù)探究、有效控制、高效利用一直在進(jìn)行，涉及到大大小小幾十種基礎(chǔ)理論、原理定律，需要雄厚的理論功底。
也許你會(huì)大吃一驚，真有這么炫酷么？是的。感興趣的同志不妨閱讀清華大學(xué)剛出版的?現(xiàn)代診斷X射線源：技術(shù)、制造、可靠性?(Modern Diagnostic X-Ray Sources: Technology, Manufacturing, Reliability，作者Rolf Behling(羅爾夫·貝林)，飛利浦球管專家)，其詳細(xì)說明了涉及到的物理、光電、力學(xué)、熱力學(xué)、量子力學(xué)等理論不勝之?dāng)?shù)，公式及表格一列又一列。比如，軔致輻射機(jī)理、量子動(dòng)力學(xué)、泡利原理、波爾理論。
國(guó)內(nèi)球管企業(yè)若有志于攻克球管這個(gè)難關(guān)，就必須從基礎(chǔ)理論開始，要有窮究一切的勇氣，要有耐心去消化并吸收，坐得住板凳，耐得住寂寞，下決心搞定這多原理。
二、因?yàn)榍蚬苌婕暗牟牧咸厥?/strong>
球管的所有組件，都是特殊的材料，沒有哪一件是普通組件。
比如燈絲，要能忍受2200-2500℃高溫，能高效發(fā)射電子，要能在高溫下保持必要的機(jī)械強(qiáng)度、能忍受40G的離心力、能忍受離子轟擊不壞，形狀最好小一點(diǎn)、壽命最好長(zhǎng)一點(diǎn)、高溫下?lián)]發(fā)最好小一點(diǎn)、離子吸附最好不影響電子發(fā)射，要滿足以上種種。普通鎢絲是做不到的，必須要特別設(shè)計(jì)，必須要添加特殊原料，必須要表面特別沉積特殊物質(zhì)，總之一根小小的鎢絲就得用心設(shè)計(jì)，好生鍛造，絲毫不普通。
而陽極涉及的更多，比如靶面就有鎢、鉬、銠、錸，還需要焊接石墨層增加熱容量，不同條件下使用靶面材料也不一樣。陽極的軸承是球管的最難啃的骨頭，是球管里面的卡脖子工程。
比如，滾珠軸承表面潤(rùn)滑需要鍍鉛或者銀，還需要這些鍍層在高溫高速下最大程度下減少揮發(fā)，但是不管如何，滾珠軸承是有限壽命的；液態(tài)軸承是未來趨勢(shì)，但是材料鎵、銦、錫就夠了嗎？不，還是需要再研發(fā)，需要找更好的液態(tài)金屬。
其他如管芯用的玻璃、管套用的固定保護(hù)及X線屏蔽金屬、X窗擋片、陶瓷管用的陶瓷都是特別材料，需要特別制造。
三、因?yàn)榍蚬苤圃旃に噺?fù)雜
上面重點(diǎn)提及的燈絲，需要牢固焊接在燈絲罩的柱子上，需要?dú)寤『浮＝饘俟苄局黧w與兩側(cè)的玻璃部分需要特別釬焊，液態(tài)軸承需要特別的激光刻錄上人字形的紋路，讓液態(tài)金屬在20微米的空間下、在紋路的指引下起到零摩擦的軸承作用。
管芯在組裝前需要長(zhǎng)時(shí)間的排氣，先常溫排空氣，再讓管芯在準(zhǔn)使用條件下陽極加溫到1200℃排除吸附氣體和離子，等待高溫穩(wěn)定排氣幾十小時(shí)后再掐管，并保持一定真空度，理想真空是10-7帕斯卡。
此外，由于管芯在使用時(shí)真空會(huì)下降，陽極在組裝、排氣、掐管時(shí)都需要在特殊環(huán)境下、特別條件下按照特殊流程嚴(yán)格完成，馬虎一點(diǎn)就是殘次品。比如，管芯組件要防塵、防油污、保持絕對(duì)清潔，一個(gè)手指印就足以毀掉一個(gè)球管。
對(duì)于醫(yī)療行業(yè)來說，高精度和高穩(wěn)定性就是門檻，哪怕相差一絲一毫都不行，畢竟差以毫厘謬以千里。
四、因?yàn)榍蚬苁褂脳l件惡劣
通常球管的功率為20-100kW，以100kW為例球管，其有效功率僅為萬分之一，約10W，即僅百分之一的能量轉(zhuǎn)化為X射線、僅約百分之一的X射線能被有效探測(cè)到，100kW中的99.99%都變成了熱量。相當(dāng)于球管是在自身產(chǎn)生巨大熱量的“熱爐”內(nèi)工作，對(duì)球管的任何組件都百害而無一益的，所以戰(zhàn)勝高溫、排出熱量是球管的重點(diǎn)。
再者，球管陽極轉(zhuǎn)速一般在每分鐘3000-12000轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的管組件一起還在機(jī)架內(nèi)以每秒3-4圈旋轉(zhuǎn)，這意味著不僅陽子轉(zhuǎn)子自身的離心力很強(qiáng)大，還要承受約40倍重力加速度(0.25s/r時(shí))，一點(diǎn)點(diǎn)瑕疵就會(huì)立即可以毀掉球管。
此外，中國(guó)國(guó)內(nèi)X光設(shè)備都是滿負(fù)荷運(yùn)行，病人一個(gè)接一個(gè)，機(jī)器得不到休整和喘息，外部工作環(huán)境也對(duì)機(jī)器很不友好，以上種種，導(dǎo)致球管使用壽命很短，某些醫(yī)院的CT一年甚至需要更換數(shù)只球管。
五、因?yàn)榍蚬苎邪l(fā)和制造難
球管是典型的卡脖子工程，要攻克這個(gè)難關(guān)，必須多學(xué)科并舉、多資金投入，長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)不斷投入，最好研、產(chǎn)、學(xué)、用一起。
研發(fā)需要特殊的材料、特殊的工藝、特殊的設(shè)備、特殊的人才，這些都特別耗錢。我們需要優(yōu)待人才，這個(gè)是我國(guó)之前有所忽視的。以玻璃管芯球管為例，需要的可不是簡(jiǎn)單的玻璃吹制工匠。
以上種種的核心其實(shí)就是人才，材料工藝更是缺發(fā)人才。沒有人才，一切都是浮云。
六、因?yàn)榍蚬芰慨a(chǎn)難
因?yàn)闅v史及發(fā)展原因，各個(gè)時(shí)期、各個(gè)廠家、各種機(jī)型都研發(fā)有不同的球管，所以目前為止全球生產(chǎn)球管的就寥寥幾家，部分還只是給自己用，從來不外賣。以CT球管為例，能OEM的有當(dāng)立、萬睿視、佳能等企業(yè)。
因?yàn)?，一個(gè)品類從立項(xiàng)到成品的環(huán)節(jié)多、耗費(fèi)資金大，重新設(shè)計(jì)部件，重新尋找原材料、重新加工、重新設(shè)計(jì)添加劑、重新設(shè)計(jì)工藝，重新開模、重新組建隊(duì)伍、重新市場(chǎng)布局（如果外賣的話）。再加上，球管不像手機(jī)或家電等消費(fèi)類電子，產(chǎn)量畢竟有限，制造經(jīng)驗(yàn)和始終如一的工藝就顯得更加難得。
此外，由于球管型號(hào)多，導(dǎo)致單個(gè)型號(hào)數(shù)量非常有限，比如任何型號(hào)CT的球管年需求量也幾百、最多上千只，新加入企業(yè)即使成功量產(chǎn)了部分型號(hào)CT球管，其經(jīng)濟(jì)效益也不會(huì)好，如果沒有強(qiáng)大且持續(xù)的資金支持，很容易陷入絕望。
七、因?yàn)槭袌?chǎng)監(jiān)管難
現(xiàn)階段，球管被市場(chǎng)監(jiān)督部門查封的情況時(shí)有發(fā)生多，盡管國(guó)家鼓勵(lì)解決卡脖子工程，但市場(chǎng)監(jiān)管多、市場(chǎng)流程長(zhǎng)，推廣新品很有難度，特別是國(guó)產(chǎn)大容量球管更是舉步維艱，加上不同監(jiān)督者對(duì)法規(guī)條例的理解不一致，導(dǎo)致球管在市場(chǎng)端更加困難。
其實(shí)可以有解決方法，就是從有利于使用者、有利于節(jié)省國(guó)家醫(yī)保資金的角度，參考美國(guó)FDA，由醫(yī)院等使用部門決定是使用原廠球管還是兼容球管；并適當(dāng)放開監(jiān)管，逐步放開兼容性或者第三方小型、普通型的球管在醫(yī)療設(shè)備上的應(yīng)用，比如低端CT球管、普通DSA用球管、普通DR球管、乳腺機(jī)X球管、牙科、骨密度用、中小C用組合球管的使用，鼓勵(lì)和引導(dǎo)球管的標(biāo)準(zhǔn)化，為球管松綁，才能更好解決球管這個(gè)卡脖子工程。
八、因?yàn)樘娲y
如今，國(guó)家大力提倡解決卡脖子工程，行業(yè)前景也吸引資本看好并下場(chǎng)參與，國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)昆山醫(yī)源、無錫麥墨、科羅諾司、蘇州思柯拉特、廣東科納森、北京智束、珠海瑞能、北京電科睿視等球管生產(chǎn)商。
從研發(fā)到量產(chǎn)，X光管、小容量CT球管的替代球管都嚴(yán)格按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品材料、工藝基本均引進(jìn)國(guó)際一流生產(chǎn)線，中低端成品基本可以替代原廠球管。
比如，昆山醫(yī)源表現(xiàn)比較突出的2150替代管也在100多個(gè)醫(yī)院運(yùn)行，總體比較放心。比如智束、思柯拉特、科納森在很多醫(yī)院用于替代西門子422球管，總體表現(xiàn)也比較穩(wěn)定。
不過，更難的是大容量CT球管和柵控DSA球管，其技術(shù)更難、價(jià)格更貴，生產(chǎn)成本更高，售后占用資金比例更大，目前在我國(guó)仍屬空白。以CT為例，我國(guó)CT總保有量約6萬臺(tái)，按照平均三年更換一只球管，每支球管平均50萬元計(jì)算，合計(jì)球管年銷售預(yù)計(jì)100億人民幣。
鼓勵(lì)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合
戰(zhàn)略上，球管就是一個(gè)“燈泡”，我們要藐視；戰(zhàn)術(shù)上，球管的確是一個(gè)復(fù)雜點(diǎn)的X光燈泡，但我們要非常重視。
在球管廠商建立初期，從球管替代業(yè)務(wù)切入是很聰明也很務(wù)實(shí)的選擇，因?yàn)橹恍柘鄬?duì)較少的投入便可切入這個(gè)賽道，可謂投資少、風(fēng)險(xiǎn)低、市場(chǎng)前景穩(wěn)定。
但，只做替代球管沒有未來，球管制造商必須要打入OEM市場(chǎng)，不過這要承擔(dān)市場(chǎng)不確定性帶來的風(fēng)險(xiǎn)，沒有一定經(jīng)驗(yàn)和實(shí)力的球管廠商很難承擔(dān)這一切。
我們要鼓勵(lì)有實(shí)力的球管制造商勇于進(jìn)入OEM市場(chǎng)，也鼓勵(lì)整機(jī)廠商和球管制造商深入合作、共同發(fā)展，這才是有效的、快速的、可持續(xù)的發(fā)展道路。。。
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