2500億醫學影像市場,誰能分得利益蛋糕?

根據Fortune Business Insights的數據,2020年,全球醫學影像市場規模為361.9億美元,預計從2021年的379.7億美元(約2525億人民幣)增長到2028年的565.3億美元。

來源:思宇MedTech

作者:般若

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醫學影像全球市場

根據Fortune Business Insights的數據,2020年,全球醫學影像市場規模為361.9億美元,預計從2021年的379.7億美元(約2525億人民幣)增長到2028年的565.3億美元。

按設備類型,2020年X射線設備佔比最高,約33%市場份額(主要源自使用C型臂進行術中圖像引導的市場需求),其次是MRI設備,CT設備,超聲設備和分子成像。

按應用分析,2020年骨科疾病佔比較高,其次是腫瘤學、心臟病學、婦科、神經病學等。

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(一)影像設備增長的驅動因素

1.影像診斷需求不斷增加

  • 人口老齡化和生活方式帶來的心血管、神經類、骨科、糖尿病等慢性疾病發病率的上升;

  • 人類對健康的重視,對疾病早期診斷的習慣形成等;

  • 政府更加重視普及早期診斷,以早診早治,降低醫保費用支出,均推動了診斷成像的需求

2. 新的技術進步和迭代帶來的設備升級換代

引進技術先進的成像設備是刺激市場增長的主要因素之一。在發達國家,越來越多地使用先進的人工智慧診斷設備進行快速診斷和預測分析,是預計在預測期內導致産品需求增長的主要因素之一。

目前,影像設備廠商正在引入Al技術到自家解決方案中。例如:

  • 2019年10月,西門子醫療推出的超聲系統Acuson Redwood,該系統為放射科、心臟病學和婦産科等臨床部門提供成像解決方案。便攜輕便,具有多個基於人工智慧(Al)的工縣,用於智慧工作流程和心臟病學功能。

  • 2020年5月,富士膠片株式會社推出了基於人工智慧的肺結節檢測新技術。該技術用於胸部CT掃描中肺結節的檢測,以幫助肺癌診斷。

  • 2020年12月,Hologic的Genius Al檢測技術獲批FDA,用於乳腺癌的早期檢測。

  • 2020年11月,佳能醫療系統公司推出了One-Beat光譜心臟CT,具有快速kVp切換和深度學習光譜重建功能,可在一次心跳中獲取全心光譜圖像。預計推出幾種新産品將刺激需求,從而推動市場增長。

  • 2021年1月,飛利浦以6.35億美元收購了美國Capsule Technologies公司。其主要産品是醫療設備資訊平臺,包括設備整合、生命體徵監測和臨床監測服務,系統能夠連接幾乎所有在用醫療設備和EMR,並捕獲臨床數據資訊流,對患者進行可行性管理。

  • 2021年7月,GE醫療發佈一站式、跨品牌的整合AI應用平臺 愛迪生魔盒,等等。

3. 政府對醫療基礎設施的投入、及扶持行業的資金,特別是在印度等發展中國家

4. 教學醫院和大學對最先進的成像模式的需求也在不斷增加,以提供先進技術的培訓

例如,西門子醫療的7T MRI系統,MAGNETOM Terra,以前僅在美國安裝,但目前以色列的Hadassah-Hebrew University醫學中心Wohl轉化醫學研究所也引入了這種教學科研大型設備。泰國、印度和南韓等國家也安裝了多臺3.5T MRI系統。

(二)疫情對醫學影像市場的影響

  • 整體而言,疫情對全球市場産生了負面影響。由於患者就診人數大幅下降,對磁共振成像(MRI)系統和分子成像設備的需求受到嚴重阻礙。GE醫療、飛利浦、西門子等主要影像廠商稱2020年相應收入下降。比如,飛利浦診斷成像部門在2020年的收入比2019年的收入下降了3.7%。除就診人數,放射科推薦的指南也是最大限度減少接觸類影像檢查,以降低疫情傳播可能性。

  • 但疫情也對部分醫學影像設備帶來積極影響。比如:(1)攜帶型CT和X射線系統在2020年需求量激增,以更快地診斷新冠。(2)超聲設備亦被廣泛用於區分新冠和其他呼吸道疾病。(3)高解析度CT掃描(HRCT)在通過胸部掃描診斷新冠患者方面的臨床效率。(4)對頻繁的胸部成像以監測疫情的長期影響的需求日益增加,推動了初級醫學中心/基層醫療機構對影像設備的購買需求。

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醫學影像概念和主要技術

醫學影像學(Medical Imaging)是研究借助某種介質(如X射線、電磁場、超聲波等)與人體相互作用,將人體內部組織器官結構、密度以影像方式錶現,供診斷醫師根據影像提供的資訊進行判斷,從而對人體健康狀況進行評價的一門科學。  

醫學影像設備是利用各種不同媒介作為資訊載體,將人體內部結構重現為影像的各種儀器,其影像資訊與人體實際結構有著空間和時間分佈上的對應關係。醫學影像設備的發展,經歷了從放射診斷到影像診斷,再到影像資訊綜合分析診斷的過程。  

醫學影像設備分類:醫學影像設備可分為大型醫學影像設備和其他醫學影像設備。  

大型影像診斷設備主要包括:  

  • X線成像類(CR、DR、DSA等):根據人體不同組織對X線吸收程度存在差異的原理進行成像。X線圖像可以直觀地顯示人體骨骼和臟器相關形態。X線圖像顯示的是人體內部器官的重疊影像。

    • CR,Computed Radiography ,以成像板為載體,經X射線曝光及資訊讀出處理後形成數字影像的一種X射線攝影技術

    • DR,Digital Radiography,以平板探測器、電荷耦合器件(CCD)等為轉換介質,將被照體資訊以數字影像形式進行傳遞的一種X射線攝影技術

    • DSA,digital subtraction angiography,一種將電腦圖像處理技術與常規血管造影術相結合的X 射線成像技術。通過電腦圖像處理系統獲得去除骨骼、肌肉和其他軟組織的單純血管影像的減影圖像

  • 電腦斷層掃描(ComputedTomography,CT):與X線成像原理相同,CT與X線成像的最大區別在於利用精確準直的X線束、y射線、超聲波等,與靈敏度極高的探測器圍繞人體的某一部位作一個接一個的斷面掃描,通過電腦系統最後形成灰階圖像

  • 磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI):利用靜磁場和射頻磁場使人體組織成像。人體含水比例高是磁共振成像技術被廣泛應用的基礎。MRI主要對氫核的磁共振效應成像,很多疾病的病理過程會導致水分形態的變化,進而可由磁共振圖像反應出來。

  • 核醫學成像(nuclear medicine imaging):根據輻射斷層掃描原理成像。常見的有PET/CT、PET/MR(PET,正電子發射斷層掃描,Positron emission tomography)。核醫學影像是功能性影像,不取決於組織的密度變化,而是取決於臟器或組織的血流、細胞功能、細胞數量、代謝活性和排泄引流情況等因素。受檢者服下帶有同位素標記的示蹤劑,經過代謝後,圖像信號反映人體不同部位同位素的濃度分佈,顯示形態學資訊和功能資訊。由於病變過程中功能代謝的變化往往發生在形態學改變之前,故核醫學成像多被用於癌症等疾病的診斷,具有早期診斷價值。核醫學成像與其他放射學檢查之間的主要區別在於,核醫學成像評估器官功能,而其他成像方法評估解剖結構(器官外觀)。

其他影像設備主要包括超聲成像設備、醫用內鏡:  

  • 超聲成像(Ultrasound):利用超聲聲束掃描人體,對反射信號進行接收、處理,進而獲得體內器官圖像的原理成像。超聲圖像顯示的是一種"回聲圖",超聲成像方法常被用來判斷臟器的位置、大小、形態,確定病灶的範圍和物理性質。超聲波不産生輻射,不像其他一些醫學成像測試(如X射線和CT掃描)有輻射,需要在安全劑量範圍內接受檢查。

  • 醫用內鏡:根據光學成像原理成像。醫用內鏡可以經人體天然孔道或手術小切口進入人體內,導入到將檢查或手術的器官,對器官或組織進行光學成像,進而為醫生提供疾病診斷的圖像資訊

附:常見影像方式的原理和優缺點對比  

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附:技術發展背景

1. X線的發現及其命名

偉大的德國物理學家倫琴(1845-1923)于1895年11月8日下午,在黑暗的實驗室裏應用陰極射線管進行實驗研究,偶然發現當陰極射線管放電時,放置在其旁邊的熒光屏發出了可見光。實驗中陰極射線管用不透光線的硬紙板遮擋,説明激發熒光屏發光的射線具有穿透性和熒光作用。為此,他又進行了深入的實驗,發現該射線可使由不透光黑紙包裹的照相底片感光,為了驗證其感光效應,倫琴為其夫人拍攝了佩戴結婚戒指手的照片,這就是人類第1張X線照片。經過多次重復實驗後,他確信陰極射線管能發出一種肉眼看不見的射線.並用數學上未知數的最常用代號X,將其命名為X射線。

2. X線的診斷應用

1895年12月28日,在倫琴發表他的研究報告幾週之後,這一消息就傳遍了全世界。當時各國報紙都競相轉載,認為這是一個“科學的輝煌勝利”。由於倫琴夫人手的X線照片清楚顯示了骨骼結構,使人類首次在活體透過皮膚觀察到人體的內部結構。此後,數家國際著名廠商很快就生産出醫用X線機,將x線用於全身各部位疾病的診斷,因而形成了診斷放射學。x線的發現開創了一個醫學的新時代,倫琴亦因此獲得首屆諾貝爾物理學獎。

最初,X線診斷主要用於骨骼系統和胸部疾病的診斷。隨後,人們發明向自然對比度不佳的部位引入對比劑,人為增加對比度的各種造影方法,進而能顯示心血管系統、胃腸道、脊髓、腦室和腦池等結構,擴展了X線的臨床應用領域,取得良一流的診斷效果,為現代醫學影像學奠定了堅實的基礎。

3. X線成像技術

1923年,Hevesy首先把核素示蹤方法用於生物學研究;1925年,Blumgart第1次採用示蹤方法測定了正常人及心臟病患者的血流速度。至20世紀50年代,出現伽瑪閃爍成像(γ一scintigry)。1957年,HalAnger研製出第1台1閃爍照相機,使臟器動態顯像和全身掃描一次成像成為可能。

4. 超聲成像

超聲成像 20世紀50~60年代,超聲成像開始在臨床應用。首先是A型超聲儀,用於對肝臟病灶的測距,其次是用於心臟的M型超聲儀,繼之出現適用於全身各部位的B型超聲儀,最後是多普勒及彩色血流顯像。目前,超聲成像以其無創傷、無射線、普及率高、價格低廉、便於床旁檢查等優點,成為多種疾病的首選和篩選檢查手段。

5. 電腦斷層掃描

1971年,X線電腦體層攝影(CT)問世,首次將傳統X線檢查的直接成像轉變為利用探測器接收X線,再由電腦輔助技術間接成像。CT打破了人腦形態學的黑箱,使原來看不見的腦組織結構在活體得以顯示,因而被公認為醫學影像學發展的里程碑。

20世紀80年代末出現的CT螺旋掃描技術,1998年發展為多層螺旋CT或者稱多排螺旋CT,使數據採集加快。至2005年初,64排螺旋CT應用於臨床,真正實現了容積數據採集,5s即可以完成心臟掃描,10s可獲得整個人體的數據,所獲圖像的層厚更薄(亞毫米),一次掃描覆蓋的範圍更大(達4cm),可進行任意方位、層面的重建,加之具有強大的後處理功能,極大地擴展了CT在心血管領域的臨床應用範圍。

MDCT促進了T血管造影(CTA)的發展,尤其冠狀動脈CTA能清楚顯示冠狀動脈的3或4級分支,可進行大範圍血管成像,已經被廣泛應用於臨床,並獲好評。CTA圖像可從多角度觀察,無死角,經靜脈注射對比劑創傷小,檢查快速,觀察心臟大血管整體情況清楚,除顯示血管外,還能同時顯示血管壁的鈣化、動脈硬化斑塊及其組成成分,結合CT圖像能綜合判斷血管周圍的情況。此外,MDCT還能進行實質性器官的灌注和空腔臟器的倣真內鏡檢查。目前,CT掃描已經成為最重要的影像學檢查方法。受CT成像原理的啟發,1975年第一台正電子發射電腦體層攝影(PET)儀問世,1979年發明單光子發射電腦體層攝影(SPECT)儀,使核醫學(NM)在組織器官血流、灌注、受體和代謝顯像方面形成完整體系,在影像診斷中發揮重要作用。

6. 磁共振成像

磁共振成像 20世紀80年代初,磁共振成像(MRI)問世。經過20多年的發展,在傳統MRI基礎上,MRI已經有磁共振血管成像(MRA)、磁共振波譜(MRS)、磁共振彌散成像(MRDI)、磁共振灌注成像(MRPI)、功能磁共振成像(FMRI)、磁共振彌散張量成像(DTT)等新技術不斷問世,使MRI成為重要的影像學檢查方法之一。

7. 數字減影血管造影 

值得一提的以及數字減影血管造影(DSA)。在20世紀70年代中期問世的DSA,使每次注入血管的對比劑用量大為減少,而血管顯影的清晰度卻有所提高,極大促進了介入放射學的發展,為介人影像學成為與傳統內科化學藥物治療、外科手術治療並列的第3大治療方法奠定了堅實基礎。

8. 電腦X線攝影

電腦X線攝影(CR:Computed radiography)在20世紀末至21世紀初,電腦攝影(CR)和直接數字攝影(DDR)開始臨床應用,使普通放射攝影檢查實現數字化;後者又簡稱為數字化攝影(DR)。由於在此之前,其他影像學檢查已經都是數字化圖像,CR和DR的問世極大推動了圖像傳輸與存儲系統(PACS)的臨床應用,應用PACS可以將各種成像技術獲取的數字化圖像在硬碟、光碟、磁帶等不同存儲介質上存儲、傳輸,有利於圖像的長期保存和遠端調閱,可避免圖像丟失,並消除了由使用膠片所帶來的環境污染問題。

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