今天小編分享的科技經驗：工業皇冠的寶石又少了一顆，這次輪到核磁共振設備了，歡迎閱讀。
經濟學裡有個概念叫 " 超額利潤 "。
它指的是 " 公司的利潤超出為其所有者提供正常（市場均衡）資本回報的水平 " ——企業通過某些合法的方式賺到了在正常市場情況下賺不到的錢。
更簡單粗暴的解釋就是：合法割韭菜。
歐美的那些巨頭企業很多年來都在做着賺取 " 超額利潤 " 的事情——通過技術壟斷，開出更高的價格，從而賺到更多的錢。
但經濟學又告訴我們，在競争性的行業裡，" 超額利潤 " 是不可能持久的——因為總會有人盯着你的 " 超額利潤 "，然後迅速對你進行模仿、替代乃至超越。逐利的資本催動各路人馬殺入各個細分領網域，競争無比激烈，最後把整個行業的利潤率都拉到一個較低的水平。
外在的表現就是：價格跳水，廠商只能賺點辛苦錢。
最近有個消息，挺令人振奮的：根據央視系列報道《生產線上的中國》，中國的核磁共振（MRI）技術成功突破了外國多年來的封鎖，國產核磁共振設備實現了自主研發并成功量產——這有望大幅度降低核磁共振設備的采購費用和使用成本。
其實，中國核磁共振技術早就已經開花結果了。
根據德邦證券的研究報告，2020 年國内新增的 MRI 設備裡，上海聯影占比 20.3% 位居第一，老牌的西門子、GE 位居二三名，分别占比 17.6% 和 16.6%。
總的來說，其實 MRI 設備市場并不大——如今每年也不過百億左右的銷售額——而且基本上都是大城市的三甲醫院在購買。全國 1651 家三甲醫院每年大約會更新 800 多台 1.5T（中低端）的 MRI 設備，而全國 10000 多家二級醫院，每年也才更新 1000 台左右同級别設備。較為高級的 3.0T 設備，更是三甲醫院的專屬。
由此可見，MRI 設備長期都是一種高端的、稀缺的醫療資源，雖然數量不多，但作為一種醫療影像設備，它的成本和普及卻很大程度上影響了我們将會得到何等水平的醫療服務。
目前中國的 MRI 設備增長率約為 10.6%，遠遠高于全球同期的水平。在國内廠商的努力下，我們不斷在突破核心技術，漸漸摸索出了屬于我們自己的 MRI 設備研發、設計、制造體系。國内的頭部企業上海聯影已經牢牢占據了新增裝機量的第一名，而且做到了關鍵部件 100% 自研。
顯然，我們的 " 工業皇冠寶石全自動采摘器 " 又啟動了。
資料來源：德邦證券研究院
今天，我們就來好好聊一下 " 磁共振儀 " 這種大家都聽過但是卻不是很熟悉的高端醫療設備。
01 核磁共振的原理
先了解一下 MRI 設備的原理。
從醫院科室的分類來看，核磁共振和 X 光、CT 一樣都屬于影像科的内容。自從倫琴大神發現 X 射線并給自己老婆的手來了一張照片之後，醫療影像學就開始了它的發展。
後來幾十年時間裡，随着核物理研究的深入，越來越多基于核物理的技術開始被用于醫學——計算機斷層掃描（CT）和磁共振成像（MRI）便是這種擴散的結果。
磁共振的理論基礎是原子自身固有的振動和磁性。
因為每個原子外面都有電子環繞，所以每個原子都會對磁場有反應——而人體 70% 都是水分，而水分子内含有氫原子，所以 MRI 就是利用氫原子來進行成像。
正常情況下，人體是不體現磁性的——因為體内氫原子的運動毫無規律可言，各個方向上的磁性互相抵消了。
但是，當我們把人體放入一個極強的磁場内的時候，雖然氫原子依舊運動不停，但由于外界存在強磁場，人體内氫原子的方向便會和外界磁場一致，人體也開始有磁性了。
此時，如果對人體射出一束有特定頻率的射頻脈衝，那麼和這個脈衝同頻的氫原子就會開始共振。而一旦開始共振，它的振動和方向就會和周圍其他的氫原子的表現產生差異。
當我們停止脈衝，這個頻率的氫原子則會漸漸返回和其他氫原子一樣的狀态。
有變化，就能被偵測到，就能根據偵測到的信号處理成影像。
這，就是 MRI 設備的大致原理。
理論清楚了，接下來就是工程學問題了。
02 MRI 設備供應鏈和國產化
根據原理，造一台 MRI 設備，我們要有一個足夠強悍的磁場。
盡管地球本身就是個強大的磁場，但它的強度完全不夠，不足以讓人體内的氫原子趨于同一個方向。甚至工業級的電磁鐵也都完全不足以完成任務。實際上，如今主流的 MRI 設備的場強可以達到 1.5T～3T，大約是地球磁場的 30 萬倍，是普通冰箱貼磁鐵場強的 3 萬倍——在特殊科研項目下，場強甚至可以達到恐怖的 20T。
場強越高，就有條件形成越好的成像質量。
但問題接踵而來，常規的線圈也只就能制造出 0.5T 左右的場強，最高也就 1T 不能再多了。再往上走，由于導線材料自身電阻的存在，澎湃的電流就會讓線圈產生巨大到足以融化金屬的熱量。
因此，對 " 超導材料 " 的需求便出現了：超導材料在特定溫度下電阻為 0，即便施加再強的電流也不會發熱——當今主流的 MRI 設備均為超導或者混合型号。
超導體且有強大場強 …… 這麼牛的磁體當然不是随随便便什麼企業都能造出來的。
在國際市場上，"GPS" 壟斷了 MRI 磁體的供應：G 是美國 GE，P 是荷蘭飛利浦，S 是德國西門子。為什麼能壟斷呢？因為這幾家有技術優勢，能造出高級產品呗。
舉個例子來說吧，常規 MRI 設備裡 3T 場強就算是比較不錯的了，但西門子和 GE 的產品已經發展到了 7T ——場強越高，畫質越好，越能幫助診斷，3T 設備發現不了的病情，5T 設備就可以輕松識别。
這可是要命的優勢！
而我們現在很多醫院還停留在 1.5T，甚至就在幾年前，我們的 3T 設備都 100% 依賴進口。以 2020 年的數據來看，全國 MRI 設備裡 61.4% 都是 1.5T 的設備，3.0T 的只有 25%。
根據德邦證券研究院的分析，在 2030 年之前，國内 MRI 設備的格局将會發生較大變化。1.5T 的比重将下降至 60% 以下，3.0T 則會快速上漲到 40% 的比重，3.0T 以上設備的比重也有望超過 5%。
最近幾年，國產磁體也已經支棱起來了。在國内技術專家和企業的努力下，3.0T 的 MRI 設備我們已經非常成熟。根據最新的消息，聯影的 5T 級 MRI 設備也已經開始部署了。
只是，雖然磁體成本占比很大，只是這也只是 MRI 設備的第一關。因為磁體技術不是強度大就萬事大吉的，醫療設備是一個非常卷的行業，全世界無數科研人員都在努力提高這個行業的技術門檻——還記得之前說的 " 超導 " 麼，MRI 需要在超導情況下工作，而維持超導狀态的必需品則是液氦，一台傳統的 MRI 設備需要灌注 1000L～1500L 的液氦來維持線圈的超導狀态。
眾所周知，氦氣是一種非常稀缺的工業氣體。所以如今 MRI 設備廠商很重要的一個趨勢就是減少對液氦的依賴，真空密封、回收循環都是老技術了，現在如飛利浦、GE 這些巨頭研究的都是 " 零液氦 " ——飛利浦的新產品現在只需要 7L 液氦就可以運轉了。
國内廠商當然也不會忽視這樣的趨勢，萬東醫療已經推出了 1.5T 場強的無液氦超導 MRI 設備，目前正在研究更高場強的無液氦超導 MRI 產品。
當我們有能力維持強磁場之後，下一步就是發射脈衝然後根據信号來生成影像了。
這裡就需要引入一種新的零部件——梯度系統。
MRI 設備的主磁體提供的是一個非常均勻的強大磁場，這時候射一個脈衝上去，全身的氫原子都會一起共振，這就沒有意義了。所以我們必須讓不同部位的氫原子有不同的共振頻率，才能具體細致地去用 MRI 設備觀察人體。
所謂的 " 梯度系統 " 就是用來實現這個功能的——三個梯度線圈分别為相位編碼梯度場（Gy）、頻率編碼梯度場（Gx）、層面選擇梯度場（Gz），三者聯合使用，可以讓人體從上到下或者從左到右處于不同的共振頻率中，這就讓醫生們可以精确地去查看某個部位的情況。
梯度系統的性能主要就看兩個指标，一個是最大的梯度場強，一個是最大梯度切換率。在實際運用中，兩個指标是互相影響的，決定了 MRI 系統的成像速度和精度。
在這個領網域裡，國内的發展非常迅猛—— 2021 年，聯影醫療推出了一款 3.5MW 功率的梯度功率放大器，成功達到了全球最高水平—— GE 和西門子的同類產品目前還在 2MW 左右，GE 對外出售的產品只有 1MW。
由此可見，MRI 設備最重要的兩個子系統：磁體和梯度系統我們都已經成功實現了國產替代——雖然相比起國外最頂級的產品還有一定距離，但已經不再是 " 代差 " 或者 "100% 依賴進口 " 的情況了。
至于其餘的子系統，由于技術難度不算太高，早就已經實現了比較高的國產化水平。
因此，中國 MRI 設備的國產化并不是 " 組裝 " 了一大堆進口零部件，而是核心部件完全自主研發的那種國產化。
03 MRI 國產化的意義
不知道大家有沒有見過北京某些大型醫院裡的那些外地病人和家屬。述了北京某知名醫院門口的 " 盛況 " ——凌晨三點天不亮就有大量的人在醫院門口排隊挂号了，其中絕大多數都是從外地趕來北京看病的病人和家屬。
誰都知道出門看病不容易，誰都想在自己家門口就能看上病，為什麼他們要跑這麼遠呢？因為地方醫院根本沒有足夠的設備、技術、人才來治療他們遭遇的疾病。
而阻礙地方醫院醫療水平提升的很大一個因素就是裝備落後——基層醫院承擔的任務依舊是治療常見病和急救，因此也就沒有動力采購高端設備，主打一個 " 夠用就行 "，價格是最敏感的問題。
但問題是，基層醫院眼裡的 " 夠用 " 針對的是常見病，一旦遇到大病、危重病，這些低端設備就 " 不夠用 " 了。
MRI 設備成功實現國產化的意義，在于它極大程度降低了成本——原價 3000 萬元的進口設備，如今國產替代品只要不到 300 萬，降幅高達 92%。
目前來看，3.0T 的 MRI 設備是最主要的增長點。從 80 年代開始出現 MRI 設備來算，全球到現在也就只有 50000 多台，中國占了其中的五分之一，大約是 10000 多台。
但由于中國人口基數大，我們的保有率實際上并不好看。日本、美國每百萬人口分别擁有 55.2 台和 40.4 台 MRI 設備，而我們每百萬人僅擁有 9.7 台。
不僅是 MRI，其實其他的高端醫療設備，我國的人均數字都不是很好看。
這種物質上的不足，導致了我們很多時候需要忍受看病難的問題。
便宜的國產化 MRI 設備，就是解決這個問題的好辦法。
便宜了，意味着更多的醫院就能配得起 MRI 設備了。實際上，2020 年的時候，全中國也只有 1 萬多台 MRI 設備——一旦 MRI 設備大幅度降價，那麼縣城醫院也有能力裝備，很多疾病就不需要跑到省城、大城市的醫院就可以診斷了。而且成本下跌也意味着 MRI 的費用會下調——以前做一次 MRI 要上千元，未來這個價格可能會下降到百元級。
值得我們欣喜的是，如今中國廣大的縣級醫院已經迎來了一輪 " 基建狂潮 "。
今年 3 月 21 日，國家衛健委發布了大型醫用設備配置許可管理目錄（2023 年）通知（國衛财務發〔2023〕7 号）。通知明确，64 排及以上 X 線計算機斷層掃描器（CT）、1.5T 及以上磁共振成像系統 ( MR ) 調出管理品目——高端 CT 機和高端 MRI 設備不再屬于管理品目，這意味着，今後醫院購置 CT 和 MR 不要配置證了。
過去，MRI 是金貴的高端產品，是需要上級審批發證才能購買的高精尖設備。
現在，MRI 已經可以大規模部署了，不再是那麼寶貴的東西了。
這對于基層醫院來說，是一個巨大的利好消息。
實際上，在管理品目調整之後不久，各地縣級醫院的采購支出開始暴漲，開始采購起了原先基本上不存在的無創呼吸機、3.0T 核磁共振設備、超高端螺旋 CT 等等設備——并且明确要求僅限于國產品牌，不允許進口設備參與采購。
除此之外，基層醫院的醫療診斷的水平也可以得到強化——相比起使用 X 射線的胸片和 CT，MRI 使用的是強磁場，沒有對人體有害的電離輻射，因此對人體的傷害要小得多，而它的成像質量卻遠優于 CT 和胸片。
這也就意味着，MRI 的國產化會極大程度提高醫療服務的性價比，花不太多的錢就可以體驗到更高端的醫療服務。
