数字超声中国造
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作者: 本刊编辑部
人们去医院体检，要做B超。从前的B超机很大，但今天，同样是一台B超检验仪器，个头却变得几乎和笔记本电脑一样。
深圳迈瑞超声设备研发总工程师黄宇星说，我们研发的彩色超声波检测仪，虽然个头小，但功能全，性能
黄宇星用他们的机器演示了一些图象，其中的三维胎儿图象，胎儿的胳膊、腿，甚至手指头都非常清晰。这台小彩超机的图象质量，比一些大的超声机器还要好。（图1）
黄宇星说，超声机有带轮子的台式机，有120公斤重；有一种便携式机器，大概有10公斤重，而我们这台手提式彩超机只有6.5公斤。
多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。B超、彩超是将声波的多普勒效应用于医学的诊断的设备，它们的探头产生连续不断的超声波，向人体内器官发射，当波束遇到运动的脏器和血管时，会产生多普勒效应，反射信号被换能器接受后，医生便能根据反射波与发射的频率差异判断人体脏器的状况。
航天大学生物与医学工程学院教授樊瑜波教授说，迈瑞公司的这种便携式彩超目前应用还不多。以前人们认为检测机器越大越好，而现在医疗仪器有逐渐小型化的趋势，甚至小到像手机上也可以集成很多功能，比如测血压，测体温，测心率，甚至把彩超机做成手机这么大，也完全有可能。这是一个趋势，微型化小型化，但功能更多，性能更强大。
黄宇星研发的便携式彩色超声机M7，是目前行业内最高端的便携式彩超。自1995年到2008年，从零开始发展到行业内尖端产品研发成功，他们是如何完成一系列的飞跃，走出民族品牌之路？（图2）
黄宇星说，我来迈瑞以前在西安交通大学当老师，在交大时研究过超声。而当时高校要做超声仪器，投入很大，学校投不起钱也找不到钱。迈瑞在1995年想进入超声领域，我和他们一谈就去了这家公司。
樊瑜波说，这是相当难的一个领域，医学影象设备比信号采集和监护类设备要难很多。超声的探头、大样本数量的采集和快速处理，都有很高的技术要求。
数字超声的工作原理是通过探头，发出2兆以上人耳听不到的超声波到人体之内。在体内，这些超声波束碰到人体的器官后会发生反射，探头接收到反射回来的声波，通过主机的转换器，把反射波束信号合成为能识别的图像，帮助医生判断患者状况。20世纪90年代，国内超声市场百分之八十的份额被国外公司占领，要想进入这个领域，搭建自己的技术平台，做自己的品牌，又该从何入手呢？（图3）
黄宇星说，当初在超声医学诊断仪器市场上，大部分采用模拟技术，但那时数字技术已经产生了，主要用在高端彩超上，体现出数字技术比模拟技术对提高图象质量有很大优越性。我们既然要进入，就从较高的起点做起，这样能与国内厂家拉开差距，同时又能与国外厂家更接近，以保证做出的东西有竞争力。于是，我们决定做全数字的。
为什么定位从高端黑白超声做起呢？
黄宇星说，我们估算，在这时进入，做出来还能有一定的成本优势，所以最后选择在最高端的黑白超上采用全数字技术，而当时所有的最高端黑白超还都在采用模拟技术。
数字信号可以通过计算处理合成图像，直观诊断患者的状况；模拟信号只能得到简单的波形，由医生凭经验判断。当时，只有少数高端彩超才使用数字技术。从模拟到数字，在技术上是质的飞跃，这对刚起步的黄宇星团队是巨大的挑战。黄宇星研发团队用了3年多时间，完善了超声主机处理信号的放大器等主要部件，做出了第一台整机――全数字黑白超声DC-9900。好不容易完成了超声主机的研发，超声探头又出了问题。
黄宇星说，我国没有探头技术，探头技术一直是国外超声设备公司的核心技术。
探头分多种类别：如，突振探头，用于腹部诊断，看肝、肾、脾等；象共振探头，主要看心脏。还有看血管、甲状腺等的专用探头。（图4）
探头在超声设备里占有重要地位，声波的发射和接收都要通过探头。所以，探头的制造工艺相当复杂，制造与主机匹配度很高的探头并不容易。在做超声设备最初阶段，黄宇星他们只做主机部分，探头向国外订购。一个突如其来的变故，让他们意识到，探头也必须要走自主研发、中国制造的路。
黄宇星说，2001年，我们的高档全数字黑白超声波检查仪已经做出来，马上就要上市了。超声机的探头，我们选了两家外国公司，决定先由其中一家供货。“五一”放假回来，我们接到探头供应商打来的电话，说他们的公司要关门了，这可把我们惊出了一身冷汗。要临时更换一家公司不可能，因为探头不是随便拿来就能用的，探头跟主机的配合，要经过长时间的研究、试验才能达到所需要求。当时没办法，只好去找第二家。这一变故实际上对我们产品的迅速推广产生了影响。由此，我们认识到探头必须要自己做，依靠别人是不行的。
经过近一年的努力，黄宇星他们的超声设备不再依赖别人的探头，从而完成了整机、探头完全自主产权。他们的数字黑白超声迅速占领了市场。这时，黄宇星和他的研发团队又开始研发数字彩超。虽然这时数字彩超在超声市场上已经不是新鲜事物，但要做自己的品牌，攻克每一个技术难关都不容易。
黄宇星说，我们虽然把黑白超做出来了，但还有很多关键技术没掌握。对彩超来讲，在血液中反射的信号比在组织结构中反射更弱，对放大器、换能器的要求更高，对灵敏度要求也更高。
黑白超声和彩色超声的区别并不仅仅是图像上的差别，彩超在黑白超声的技术平台之上要看到血液流动等直观图像。为了解决从黑白超声到彩色超声的技术飞跃，他们一遍遍地做实验。（图5）
两年以后，黄宇星认为基本上掌握了技术，所以在2004年正式立项做产品开发。
黄宇星说，这是正式的机器了，2004年10月份立项，2006点10月份正式推出上市。
从数字黑白超声到数字彩超，黄宇星和他的研发团队仅用了不到5年时间完成了技术上的飞跃。他们把台式彩超变小，生产出国内第一台便携彩超。（图6）
有人认为，机器做薄、做小是以牺牲产品的某些功能为代价。而对此试验结果显示，他们研发的最轻薄的便携式彩超M7，比便携式黑白超声和台式彩超更清晰。这款酷似笔记本、超薄机身的M7，因为优良的性能，人性化的人机交互界面，获得2010年工业设计的最高奖红点奖。
黄宇星说，1996年，我们的黑白超机器在国内要卖到四五十万；而现在，我们的彩超也只卖四五十万。我们没有时，彩超的市场价很高；我们的机器做出来了，由于性能高，价位低，所以整个超声市场的价格都降下来了。
从第一款全数字黑白超声DP-9900，到第一台彩超DC-6，从便携式数字黑白超声到第一台超薄机身的数字彩超M5再到M7，迈瑞一直坚持自主研发、自主产权，走出了一条自主创新的路。
樊瑜波说，超声诊断实际上还有很多挑战，谁能在技术研究、技术创新拔得头筹，谁就能在未来的竞争中占有更有利的位置。
真格天使投资基金的杨继说，如果我们生产出来的M7，以后升级M9、M十几，一方面使国产化在世界领先，另一方面又给广大患者带来福音，这是件很了不起的事。
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