從1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線開始，一百多年以來，人類在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)上取得的進步巨大。其發(fā)展顯示出從平面到立體、從單一到融合、從形態(tài)學(xué)圖像到功能性成像的趨勢，經(jīng)歷了X射線、超聲成像、CT、MRI、PET等不同技術(shù)階段的革新。在此過程中，人類對于疾病的檢查和診斷也變得更加精準。

國產(chǎn)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備遺憾錯過了多個影像技術(shù)的初始研發(fā)時期，從知識產(chǎn)權(quán)角度來看，數(shù)量平均差5倍，時間晚了20年。但在新一輪的技術(shù)革新浪潮中趕上了分子影像技術(shù)（molecular imaging）的列車。

分子影像技術(shù)運用影像學(xué)手段顯示細胞水平的特定分子事件，可反映活體狀態(tài)下細胞分子水平變化。國際上評為未來最具有發(fā)展?jié)摿Φ氖畟€醫(yī)學(xué)科學(xué)前沿領(lǐng)域之一，是二十一世紀的前沿醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。

基于臨床需求：熒光分子影像精準識別病灶

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)極大促進了外科對人體疾病的術(shù)前精確診斷和術(shù)后療效評估。但很多情況下，醫(yī)生還是難以憑借眼睛識別不同組織的細微差異，臨床上依舊面臨著精確定位病灶邊界、發(fā)現(xiàn)微小病灶、識別重要的組織結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)。

新興的光學(xué)分子影像技術(shù)有望解決這一臨床挑戰(zhàn)。該技術(shù)利用生物體內(nèi)的細胞或報告基因或熒光染料，應(yīng)用特定波長的光波激發(fā)這些熒光物質(zhì)，從而形成光學(xué)分子影像，是一種在體、實時成像的新技術(shù)。

熒光分子影像技術(shù)應(yīng)用于臨床，為精準外科帶來了新契機。近年，全球熒光術(shù)中導(dǎo)航領(lǐng)域的文章總數(shù)呈指數(shù)增長。熒光分子影像術(shù)中導(dǎo)航技術(shù)可在毫秒范圍內(nèi)可視化熒光造影劑的在體分布情況，從而輔助醫(yī)生發(fā)現(xiàn)微小病灶、識別病灶位置與形態(tài)并做出精準切除。

其中，根據(jù)生物組織對不同光譜段的吸收和散射作用，可見光區(qū)域光子的穿透深度被限制在毫米級；而近紅外光穿透深度則能達到厘米級。

除了穿透深度大，近紅外熒光成像還擁有靈敏度高、特異性強、背景噪聲低等臨床轉(zhuǎn)化優(yōu)勢。因此，近紅外光成為在體成像及臨床應(yīng)用的重要研究對象，目前已成功應(yīng)用在腫瘤術(shù)中顯影、淋巴結(jié)活檢、神經(jīng)顯影、血管造影及組織灌注的診斷和治療等方面。

技術(shù)發(fā)展：國內(nèi)與國外齊頭并進

2009年，世界分子影像大會（World Molecular Image Congress，WMIC）上，諾貝爾化學(xué)獎得主錢永健教授介紹了使用熒光分子影像引導(dǎo)切除小鼠腫瘤組織的方法，開啟光學(xué)分子影像技術(shù)在手術(shù)導(dǎo)航領(lǐng)域應(yīng)用的先河。2011年，歐洲科學(xué)家研發(fā)出分子影像手術(shù)導(dǎo)航的原型系統(tǒng)，并首次應(yīng)用到人體卵巢癌的臨床手術(shù)中。

國內(nèi)分子影像技術(shù)起步雖稍晚于國外，但勢頭強勁，目前一些領(lǐng)域已處于國際領(lǐng)先地位。以中科院自動化研究所的團隊為代表，其在2008年就突破了國外產(chǎn)品“勻質(zhì)算法”的瓶頸，創(chuàng)新性地提出“非勻質(zhì)算法”，并成功運用到自主研發(fā)的設(shè)備上，顯著提高了腫瘤定位的精準性，在國際上引起了極大的轟動。

其后，中國科學(xué)院自動化研究所智能醫(yī)學(xué)研究中心的分子影像重點實驗室，在分子影像相關(guān)基礎(chǔ)研究、應(yīng)用轉(zhuǎn)化等方面，引領(lǐng)著我國相關(guān)理論與技術(shù)的發(fā)展，是有重要國際學(xué)術(shù)影響力的基礎(chǔ)研究與臨床轉(zhuǎn)化實驗室。

為了促進科技成果轉(zhuǎn)化，2016年，中科院分子影像重點實驗室孵化了DPM公司（含北京數(shù)字精準醫(yī)療科技有限公司、珠海市迪譜醫(yī)療科技有限公司，以下簡稱“DPM”），DPM成為實驗室的成果轉(zhuǎn)化載體。

在國內(nèi)熒光分子影像企業(yè)中，DPM具備從理論研究到臨床轉(zhuǎn)化的完整鏈條。其產(chǎn)品核心技術(shù)曾獲國家973計劃項目、國家自然科學(xué)基金委重大科研儀器專項、國家科技部納米專項等國家專項支持。

增量市場：熒光內(nèi)窺鏡設(shè)備尚為藍海

近紅外熒光成像設(shè)備是熒光分子影像術(shù)中導(dǎo)航的關(guān)鍵要素。那熒光分子影像術(shù)中導(dǎo)航的應(yīng)用機制如何呢？首先，通過靜脈、局部或?qū)嵸|(zhì)內(nèi)注射熒光造影劑；其次，在開放式手術(shù)過程中，使用位于視野上方的開放式成像設(shè)備進行造影劑的可視化；在微創(chuàng)式手術(shù)中則使用帶有內(nèi)窺鏡的成像設(shè)備進行可視化。

熒光分子影像術(shù)中導(dǎo)航主要產(chǎn)品

近兩年，國內(nèi)市場上開放式、微創(chuàng)式術(shù)中導(dǎo)航產(chǎn)品相繼獲得審批上市。那么這個市場究竟有多大？

首先，我國整體外科手術(shù)量高速增長，近紅外熒光成像導(dǎo)航設(shè)備在其中的應(yīng)用范圍廣泛。

據(jù)悉，中國整體外科手術(shù)除產(chǎn)科外2016年至2021年復(fù)合增長率在3.3%至13%，呈高速發(fā)展態(tài)勢。熒光成像則憑借靈敏度高、特異性強；沒有電離輻射、副作用小；且設(shè)備和使用成本低等強臨床轉(zhuǎn)化優(yōu)勢，目前已在胸外科、婦科、胃腸外科、兒科、神經(jīng)外科、泌尿外科等科室場景中進行了應(yīng)用探索。

另外，近紅外熒光成像在術(shù)中實時在體成像，不會干擾常規(guī)手術(shù)視野和流程。基于這些優(yōu)勢，近紅外熒光成像在未來有望成為全國30萬個手術(shù)室的標準手術(shù)導(dǎo)航成像工具。

其次，以熒光內(nèi)窺鏡為例，其臨床應(yīng)用目前還處于發(fā)展早期，市場尚為藍海。

隨著臨床不斷探索以及設(shè)備耗材技術(shù)的革新，外科手術(shù)適應(yīng)癥不斷拓寬、微創(chuàng)手術(shù)比例不斷提高。根據(jù)Life Science Intelligence統(tǒng)計數(shù)據(jù)，外科領(lǐng)域各亞專科微創(chuàng)比例近三十年逐年不斷上升。在越來越多患者獲益的同時，也涌入了更多優(yōu)秀國內(nèi)企業(yè)服務(wù)于臨床。

數(shù)據(jù)來源：Life Science Intelligence

微創(chuàng)外科手術(shù)（MIS）主要包括腹腔鏡、胸腔鏡、宮腔鏡和關(guān)節(jié)鏡手術(shù)等。其憑借創(chuàng)傷較小、并發(fā)癥更少、感染風(fēng)險更小、住院和恢復(fù)時間更短等諸多優(yōu)勢，使硬鏡手術(shù)逐漸替代傳統(tǒng)開放手術(shù)，微創(chuàng)化也成為近年來外科發(fā)展的趨勢之一。

熒光內(nèi)窺鏡設(shè)備作為外科微創(chuàng)設(shè)備革命性的技術(shù)之一，正成為全球內(nèi)窺鏡企業(yè)競爭的制高點。然而在百億規(guī)模的內(nèi)窺鏡市場中，熒光內(nèi)窺鏡目前滲透率較低，未來的發(fā)展空間巨大。

根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)，預(yù)計我國熒光硬鏡市場將進入快速增長期，2019年到2024年的年復(fù)合增長率高達 99.6%。預(yù)計2024年熒光硬鏡的市場規(guī)模將增至35.2億元，在硬鏡市場的比重將達到32%。

此外，結(jié)合當(dāng)下我國內(nèi)窺鏡行業(yè)國產(chǎn)替代的趨勢，近紅外熒光成像作為近年來頗具突破性的技術(shù)，有望從技術(shù)創(chuàng)新的角度實現(xiàn)國產(chǎn)內(nèi)窺鏡的跨越式發(fā)展。

產(chǎn)品閉環(huán)布局：成像設(shè)備、造影劑均取得突破

總的來看，國內(nèi)市場上DPM是外科分子影像市場擁有產(chǎn)品線最豐富的企業(yè)。目前不僅形成了超眼、智眼、慧眼三大系列高端光學(xué)分子影像手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備，在外科領(lǐng)域還將豐富超高清內(nèi)窺鏡、4K內(nèi)窺鏡、3D內(nèi)窺鏡、3D熒光內(nèi)窺鏡以及開放熒光內(nèi)窺鏡攝像系統(tǒng)等各產(chǎn)品線；布局造影劑構(gòu)造“設(shè)備+耗材”閉環(huán)。同時還在相關(guān)前沿影像技術(shù)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化中做了更深遠的布局。

DPM完整產(chǎn)品布局閉環(huán) 來源：DPM

1、熒光成像設(shè)備縱深發(fā)展，近紅外一區(qū)成熟、近紅外二區(qū)突破

當(dāng)下，近紅外熒光成像市場上的入局者在逐漸增多，商業(yè)化設(shè)備也在推陳出新。為了實現(xiàn)高質(zhì)量的顯影成像，近紅外熒光成像設(shè)備需具有充足的近紅外激發(fā)光源、光學(xué)采集系統(tǒng)、濾波器和對近紅外發(fā)射光敏感的相機；圖像結(jié)果顯示最好同時包含手術(shù)視野的彩色圖、熒光圖和融合圖。

DPM的慧眼系列采用其特有4CMOS技術(shù)，具備高靈敏度，顯影迅速，并實現(xiàn)了多光譜實時融合成像。據(jù)悉，DPM三大系列產(chǎn)品已在全國超三百家三甲醫(yī)院開展臨床試用及銷售。

成像技術(shù)是DPM的核心技術(shù)之一，其團隊自主研發(fā)了多源數(shù)據(jù)補償校正、快速分割、精確配準、實時可視化等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了對腫瘤及其他病灶組織術(shù)中圖像的多角度、高通量和動態(tài)連續(xù)獲取。

我們了解到，DPM的相關(guān)研究獲得國家科技部“數(shù)字診療裝備研發(fā)”重點專項支持；并在國內(nèi)率先發(fā)布行業(yè)領(lǐng)域的近紅外熒光攝像系統(tǒng)及近紅外冷光源團體標準。

近紅外熒光成像術(shù)中導(dǎo)航設(shè)備（智眼、超眼系列針對開放式手術(shù)；慧眼系列針對微創(chuàng)手術(shù)） 來源：DPM

目前全球范圍內(nèi)，近紅外熒光成像術(shù)中導(dǎo)航主要應(yīng)用的是近紅外一區(qū)成像技術(shù)。但科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)，近紅外二區(qū)成像（900-1700nm波段）相較于近紅外一區(qū)（700-900nm波段）具有更深的組織穿透能力，成像上有更高的信噪比、更好的時空分辨率。

近紅外二區(qū)在新型造影劑研發(fā)、腦血管成像、腫瘤檢測、淋巴系統(tǒng)成像、多模態(tài)成像、藥代/藥效動力學(xué)研究、臨床手術(shù)導(dǎo)航成像等方面有眾多應(yīng)用價值和潛力。而在為數(shù)不多的近紅外二區(qū)成像系統(tǒng)的廠家中，DPM做了廣泛的前瞻性布局并取得初步成果。

DPM部分近紅外二區(qū)成像產(chǎn)品與相關(guān)研究 來源：DPM

據(jù)介紹，DPM團隊研發(fā)的新型近紅外二區(qū)熒光成像系統(tǒng)DPM-IVFM-NIR-Ⅱ及手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)，結(jié)合熒光造影劑（ICG）開展了在人體肝癌成像上的應(yīng)用。

這一應(yīng)用解決了肝癌術(shù)中切緣及微小腫瘤病灶定位的臨床挑戰(zhàn)，實現(xiàn)了近紅外二區(qū)熒光成像的臨床轉(zhuǎn)化，屬于“國際首次（the first-in-human）”。相關(guān)成果發(fā)表在《Nature Biomedical Engineering》雜志上，并獲得美國哈佛醫(yī)學(xué)院教授的肯定評價。

該研究結(jié)果顯示，相較于近紅外一區(qū)成像，近紅外二區(qū)的靈敏度更高（100% vs 90.63%），信背比高3倍。該系統(tǒng)不但能協(xié)助外科醫(yī)生實現(xiàn)更為精準的肝癌切除，減少對正常肝組織的副損傷，而且能實現(xiàn)更為徹底的微小癌灶清除。

來源：DPM公司

2、熒光造影劑（熒光分子靶向探針）

造影劑可以幫助成像設(shè)備獲得高對比度的影像，從而提升診斷效果。每一種造影劑都有特定的激發(fā)波長、靶向性、臨床應(yīng)用范圍。目前，臨床上常用的光學(xué)造影劑有熒光素鈉、5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）、亞甲基藍（MB），以及花菁類染料，如吲哚菁綠（ICG）。

從應(yīng)用來看，2016年至2020年，每年全球造影劑的總銷量都保持了30%以上的增長。帶有靶向性的造影劑作為一種消耗類產(chǎn)品，是熒光導(dǎo)航設(shè)備廠商不錯的布局方向。但其本質(zhì)上屬于藥物，研發(fā)周期長、前期投入大，目前市場上的入局者并不多，DPM是少數(shù)之一。

例如，DPM團隊聯(lián)合天壇醫(yī)院、協(xié)和醫(yī)院等，針對膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）切緣難以判定等臨床挑戰(zhàn)性問題，研發(fā)了一種新的GBM靶向造影劑，實現(xiàn)了膠質(zhì)瘤術(shù)中高靈敏靶向成像。試驗結(jié)果顯示，采用常規(guī)手術(shù)和熒光引導(dǎo)手術(shù)入組患者的無進展期中位值從3.6月提升到了14.1月，總體生存期從13.5月提升到23.1月。

3、磁納米粒子三維融合成像設(shè)備（MPI）國際領(lǐng)跑

“基于磁納米粒子非線性響應(yīng)的活體動物三維融合成像設(shè)備”（簡稱MPI）的研制是在國家自然科學(xué)基金委重大科研儀器設(shè)備研制專項的支持下開展研究，也是DPM公司未來核心產(chǎn)品之一。

該設(shè)備的主要優(yōu)勢在于成像靈敏度比現(xiàn)有的磁共振高1000倍、時間分辨率高2000倍，突破了光學(xué)成像的深度限制，可實現(xiàn)實時動態(tài)的三維成像，并在體檢篩查領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)無創(chuàng)的活體早期精準診斷。目前，DPM參與編制的《磁粒子成像系統(tǒng)影像質(zhì)量評價規(guī)范》通過了國家一級學(xué)會中國圖學(xué)學(xué)會組織的團體標準評審并獲得立項，奠定了MPI技術(shù)標準及規(guī)范的基礎(chǔ)。

從醫(yī)療影像技術(shù)的發(fā)展來看，熒光分子成像無疑是推動精準外科診療發(fā)展極具潛力的一項技術(shù)。大量研究表明，基于分子差異的組織良惡性判斷方法有助于更早更精確的識別病變組織，在手術(shù)過程中能更好地確定手術(shù)邊界，改善病人的預(yù)后。

近年來，熒光術(shù)中導(dǎo)航領(lǐng)域發(fā)表的文章總數(shù)呈指數(shù)增長，相關(guān)成像方法和新型熒光造影劑成為國際研究熱點。與此同時，相關(guān)科研的和商業(yè)化的設(shè)備也得到了較快發(fā)展，尤其是在腫瘤輔助識別領(lǐng)域。

目前，在這一領(lǐng)域中，國際國內(nèi)入局企業(yè)不斷增多。DPM背靠中國科學(xué)院分子影像重點實驗室，基于領(lǐng)先的理論研究和豐富的醫(yī)工結(jié)合技術(shù)經(jīng)驗，產(chǎn)品不僅覆蓋了多系列術(shù)中光學(xué)分子影像手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備、光學(xué)分子影像造影劑，還包括近紅外二區(qū)成像設(shè)備、磁納米粒子成像檢查設(shè)備等前沿技術(shù)轉(zhuǎn)化。我們期待并將持續(xù)跟蹤DPM在分子影像技術(shù)上的突破。