核磁共振技术国产化，能打破进口设备的“超额利润”吗？

经济学里有个概念叫“超额利润”。

它指的是“公司的利润超出为其所有者提供正常资本回报的水平”——企业通过某些合法的方式赚到了在正常市场情况下赚不到的钱。

更简单粗暴的解释就是：合法割韭菜。

【资料图】

欧美的那些巨头企业很多年来都在做着赚取“超额利润”的事情——通过技术垄断，开出更高的价格，从而赚到更多的钱。

但经济学又告诉我们，在竞争性的行业里，“超额利润”是不可能持久的——因为总会有人盯着你的“超额利润”，然后迅速对你进行模仿、替代乃至超越。逐利的资本催动各路人马杀入各个细分领域，竞争无比激烈，最后把整个行业的利润率都拉到一个较低的水平。

外在的表现就是：价格跳水，厂商只能赚点辛苦钱。

最近有个消息，挺令人振奋的：根据央视系列报道《生产线上的中国》，中国的核磁共振技术成功突破了外国多年来的封锁，国产核磁共振设备实现了自主研发并成功量产——这有望大幅度降低核磁共振设备的采购费用和使用成本。

其实，中国核磁共振技术早就已经开花结果了。根据德邦证券的研究报告，2020年国内新增的MRI设备里，上海联影占比20.3%位居第一，老牌的西门子、GE位居二三名，分别占比17.6%和16.6%。

总的来说，其实MRI设备市场并不大——如今每年也不过百亿左右的销售额——而且基本上都是大城市的三甲医院在购买。全国1651家三甲医院每年大约会更新800多台1.5T的MRI设备，而全国10000多家二级医院，每年也才更新1000台左右同级别设备。较为高级的3.0T设备，更是三甲医院的专属。

由此可见，MRI设备长期都是一种高端的、稀缺的医疗资源，虽然数量不多，但作为一种医疗影像设备，它的成本和普及却很大程度上影响了我们将会得到何等水平的医疗服务。

目前中国的MRI设备增长率约为10.6%，远远高于全球同期的水平。在国内厂商的努力下，我们不断在突破核心技术，渐渐摸索出了属于我们自己的MRI设备研发、设计、制造体系。国内的头部企业上海联影已经牢牢占据了新增装机量的第一名，而且做到了关键部件100%自研。

显然，我们的“工业皇冠宝石全自动采摘器”又启动了。

资料来源：德邦证券研究院

今天，我们就来好好聊一下“磁共振仪”这种大家都听过但是却不是很熟悉的高端医疗设备。

一、核磁共振的原理

先了解一下MRI设备的原理。

从医院科室的分类来看，核磁共振和X光、CT一样都属于影像科的内容。自从伦琴大神发现X射线并给自己老婆的手来了一张照片之后，医疗影像学就开始了它的发展。

后来几十年时间里，随着核物理研究的深入，越来越多基于核物理的技术开始被用于医学——计算机断层扫描和磁共振成像便是这种扩散的结果。

磁共振的理论基础是原子自身固有的振动和磁性。

因为每个原子外面都有电子环绕，所以每个原子都会对磁场有反应——而人体70%都是水分，而水分子内含有氢原子，所以MRI就是利用氢原子来进行成像。

正常情况下，人体是不体现磁性的——因为体内氢原子的运动毫无规律可言，各个方向上的磁性互相抵消了。

但是，当我们把人体放入一个极强的磁场内的时候，虽然氢原子依旧运动不停，但由于外界存在强磁场，人体内氢原子的方向便会和外界磁场一致，人体也开始有磁性了。

此时，如果对人体射出一束有特定频率的射频脉冲，那么和这个脉冲同频的氢原子就会开始共振。而一旦开始共振，它的振动和方向就会和周围其他的氢原子的表现产生差异。

当我们停止脉冲，这个频率的氢原子则会渐渐返回和其他氢原子一样的状态。

有变化，就能被侦测到，就能根据侦测到的信号处理成图像。

这，就是MRI设备的大致原理。

理论清楚了，接下来就是工程学问题了。

二、MRI设备供应链和国产化

根据原理，造一台MRI设备，我们要有一个足够强悍的磁场。

尽管地球本身就是个强大的磁场，但它的强度完全不够，不足以让人体内的氢原子趋于同一个方向。甚至工业级的电磁铁也都完全不足以完成任务。实际上，如今主流的MRI设备的场强可以达到1.5T～3T，大约是地球磁场的30万倍，是普通冰箱贴磁铁场强的3万倍——在特殊科研项目下，场强甚至可以达到恐怖的20T。

场强越高，就有条件形成越好的成像质量。

但问题接踵而来，常规的线圈也只能制造出0.5T左右的场强，最高也就1T不能再多了。再往上走，由于导线材料自身电阻的存在，澎湃的电流就会让线圈产生巨大到足以融化金属的热量。

因此，对“超导材料”的需求便出现了：超导材料在特定温度下电阻为0，即便施加再强的电流也不会发热——当今主流的MRI设备均为超导或者混合型号。

超导体且有强大场强……这么牛的磁体当然不是随随便便什么企业都能造出来的。

在国际市场上，“GPS”垄断了MRI磁体的供应：G是美国GE，P是荷兰飞利浦，S是德国西门子。为什么能垄断呢？因为这几家有技术优势，能造出高级产品呗。

举个例子来说吧，常规MRI设备里3T场强就算是比较不错的了，但西门子和GE的产品已经发展到了7T——场强越高，画质越好，越能帮助诊断，3T设备发现不了的病情，5T设备就可以轻松识别。

这可是要命的优势！

而我们现在很多医院还停留在1.5T，甚至就在几年前，我们的3T设备都100%依赖进口。以2020年的数据来看，全国MRI设备里61.4%都是1.5T的设备，3.0T的只有25%。

根据德邦证券研究院的分析，在2030年之前，国内MRI设备的格局将会发生较大变化。1.5T的比重将下降至60%以下，3.0T则会快速上涨到40%的比重，3.0T以上设备的比重也有望超过5%。

最近几年，国产磁体也已经支棱起来了。在国内技术专家和企业的努力下，3.0T的MRI设备我们已经非常成熟。根据最新的消息，联影的5T级MRI设备也已经开始部署了。

只是，虽然磁体成本占比很大，只是这也只是MRI设备的第一关。因为磁体技术不是强度大就万事大吉的，医疗设备是一个非常卷的行业，全世界无数科研人员都在努力提高这个行业的技术门槛——还记得之前说的“超导”么，MRI需要在超导情况下工作，而维持超导状态的必需品则是液氦，一台传统的MRI设备需要灌注1000L～1500L的液氦来维持线圈的超导状态。

众所周知，氦气是一种非常稀缺的工业气体。所以如今MRI设备厂商很重要的一个趋势就是减少对液氦的依赖，真空密封、回收循环都是老技术了，现在如飞利浦、GE这些巨头研究的都是“零液氦”——飞利浦的新产品现在只需要7L液氦就可以运转了。

国内厂商当然也不会忽视这样的趋势，万东医疗已经推出了1.5T场强的无液氦超导MRI设备，目前正在研究更高场强的无液氦超导MRI产品。

当我们有能力维持强磁场之后，下一步就是发射脉冲然后根据信号来生成图像了。

这里就需要引入一种新的零部件——梯度系统。

MRI设备的主磁体提供的是一个非常均匀的强大磁场，这时候射一个脉冲上去，全身的氢原子都会一起共振，这就没有意义了。所以我们必须让不同部位的氢原子有不同的共振频率，才能具体细致地去用MRI设备观察人体。

所谓的“梯度系统”就是用来实现这个功能的——三个梯度线圈分别为相位编码梯度场、频率编码梯度场、层面选择梯度场，三者联合使用，可以让人体从上到下或者从左到右处于不同的共振频率中，这就让医生们可以精确地去查看某个部位的情况。

梯度系统的性能主要就看两个指标，一个是最大的梯度场强，一个是最大梯度切换率。在实际运用中，两个指标是互相影响的，决定了MRI系统的成像速度和精度。

在这个领域里，国内的发展非常迅猛——2021年，联影医疗推出了一款3.5MW功率的梯度功率放大器，成功达到了全球最高水平——GE和西门子的同类产品目前还在2MW左右，GE对外出售的产品只有1MW。

由此可见，MRI设备最重要的两个子系统：磁体和梯度系统我们都已经成功实现了国产替代——虽然相比起国外最顶级的产品还有一定距离，但已经不再是“代差”或者“100%依赖进口”的情况了。

至于其余的子系统，由于技术难度不算太高，早就已经实现了比较高的国产化水平。

因此，中国MRI设备的国产化并不是“组装”了一大堆进口零部件，而是核心部件完全自主研发的那种国产化。

三、MRI国产化的意义

不知道大家有没有见过北京某些大型医院里的那些外地病人和家属。讲述了北京某知名医院门口的“盛况”——凌晨三点天不亮就有大量的人在医院门口排队挂号了，其中绝大多数都是从外地赶来北京看病的病人和家属。

谁都知道出门看病不容易，谁都想在自己家门口就能看上病，为什么他们要跑这么远呢？因为地方医院根本没有足够的设备、技术、人才来治疗他们遭遇的疾病。

而阻碍地方医院医疗水平提升的很大一个因素就是装备落后——基层医院承担的任务依旧是治疗常见病和急救，因此也就没有动力采购高端设备，主打一个“够用就行”，价格是最敏感的问题。

但问题是，基层医院眼里的“够用”针对的是常见病，一旦遇到大病、危重病，这些低端设备就“不够用”了。

MRI设备成功实现国产化的意义，在于它极大程度降低了成本——原价3000万元的进口设备，如今国产替代品只要不到300万，降幅高达92%。

目前来看，3.0T的MRI设备是最主要的增长点。从80年代开始出现MRI设备来算，全球到现在也就只有50000多台，中国占了其中的五分之一，大约是10000多台。

但由于中国人口基数大，我们的保有率实际上并不好看。日本、美国每百万人口分别拥有55.2台和40.4台MRI设备，而我们每百万人仅拥有9.7台。

不仅是MRI，其实其他的高端医疗设备，我国的人均数字都不是很好看。

这种物质上的不足，导致了我们很多时候需要忍受看病难的问题。

便宜的国产化MRI设备，就是解决这个问题的好办法。

便宜了，意味着更多的医院就能配得起MRI设备了。实际上，2020年的时候，全中国也只有1万多台MRI设备——一旦MRI设备大幅度降价，那么县城医院也有能力装备，很多疾病就不需要跑到省城、大城市的医院就可以诊断了。而且成本下跌也意味着MRI的费用会下调——以前做一次MRI要上千元，未来这个价格可能会下降到百元级。

值得我们欣喜的是，如今中国广大的县级医院已经迎来了一轮“基建狂潮”。

今年3月21日，国家卫健委发布了大型医用设备配置许可管理目录通知。通知明确，64排及以上X线计算机断层扫描仪、1.5T及以上磁共振成像系统调出管理品目——高端CT机和高端MRI设备不再属于管理品目，这意味着，今后医院购置CT和MR不要配置证了。

过去，MRI是金贵的高端产品，是需要上级审批发证才能购买的高精尖设备。

现在，MRI已经可以大规模部署了，不再是那么宝贵的东西了。

这对于基层医院来说，是一个巨大的利好消息。

实际上，在管理品目调整之后不久，各地县级医院的采购支出开始暴涨，开始采购起了原先基本上不存在的无创呼吸机、3.0T核磁共振设备、超高端螺旋CT等等设备——并且明确要求仅限于国产品牌，不允许进口设备参与采购。

除此之外，基层医院的医疗诊断的水平也可以得到强化——相比起使用X射线的胸片和CT，MRI使用的是强磁场，没有对人体有害的电离辐射，因此对人体的伤害要小得多，而它的成像质量却远优于CT和胸片。

这也就意味着，MRI的国产化会极大程度提高医疗服务的性价比，花不太多的钱就可以体验到更高端的医疗服务。