從1895年倫琴發現X射線開始，一百多年以來，人類在醫學影像技術上取得的進步巨大。其發展顯示出從平面到立體、從單一到融合、從形態學影象到功能性成像的趨勢，經歷了X射線、超聲成像、CT、MRI、PET等不同技術階段的革新。在此過程中，人類對於疾病的檢查和診斷也變得更加精準。
國產醫學影像裝置遺憾錯過了多個影像技術的初始研發時期，從智慧財產權角度來看，數量平均差5倍，時間晚了20年。但在新一輪的技術革新浪潮中趕上了分子影像技術（molecular imaging）的列車。
分子影像技術運用影像學手段顯示細胞水平的特定分子事件，可反映活體狀態下細胞分子水平變化。國際上評為未來最具有發展潛力的十個醫學科學前沿領域之一，是二十一世紀的前沿醫學影像技術。
基於臨床需求：熒光分子影像精準識別病灶
醫學影像技術極大促進了外科對人體疾病的術前精確診斷和術後療效評估。但很多情況下，醫生還是難以憑藉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、發現微小病灶、識別重要的組織結構的挑戰。
新興的光學分子影像技術有望解決這一臨床挑戰。該技術利用生物體內的細胞或報告基因或熒光染料，應用特定波長的光波激發這些熒光物質，從而形成光學分子影像，是一種在體、實時成像的新技術。
熒光分子影像技術應用於臨床，為精準外科帶來了新契機。近年，全球熒光術中導航領域的文章總數呈指數增長。熒光分子影像術中導航技術可在毫秒範圍內視覺化熒光造影劑的在體分佈情況，從而輔助醫生髮現微小病灶、識別病灶位置與形態並做出精準切除。
其中，根據生物組織對不同光譜段的吸收和散射作用，可見光區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釐米級。
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化優勢。因此，近紅外光成為在體成像及臨床應用的重要研究物件，目前已成功應用在腫瘤術中顯影、淋巴結活檢、神經顯影、血管造影及組織灌注的診斷和治療等方面。
技術發展：國內與國外齊頭並進
2009年，世界分子影像大會（World Molecular Image Congress，WMIC）上，諾貝爾化學獎得主錢永健教授介紹了使用熒光分子影像引導切除小鼠腫瘤組織的方法，開啟光學分子影像技術在手術導航領域應用的先河。2011年，歐洲科學家研發出分子影像手術導航的原型系統，並首次應用到人體卵巢癌的臨床手術中。
國內分子影像技術起步雖稍晚於國外，但勢頭強勁，目前一些領域已處於國際領先地位。以中科院自動化研究所的團隊為代表，其在2008年就突破了國外產品“勻質演算法”的瓶頸，創新性地提出“非勻質演算法”，併成功運用到自主研發的裝置上，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。
其後，中國科學院自動化研究所智慧醫學研究中心的分子影像重點實驗室，在分子影像相關基礎研究、應用轉化等方面，引領著我國相關理論與技術的發展，是有重要國際學術影響力的基礎研究與臨床轉化實驗室。
為了促進科技成果轉化，2016年，中科院分子影像重點實驗室孵化了DPM公司（含北京數字精準醫療科技有限公司、珠海市迪譜醫療科技有限公司，以下簡稱“DPM”），DPM成為實驗室的成果轉化載體。
在國內熒光分子影像企業中，DPM具備從理論研究到臨床轉化的完整鏈條。其產品核心技術曾獲國家973計劃專案、國家自然科學基金委重大科研儀器專項、國家科技部奈米專項等國家專項支援。
增量市場：熒光內窺鏡裝置尚為藍海
近紅外熒光成像裝置是熒光分子影像術中導航的關鍵要素。那熒光分子影像術中導航的應用機制如何呢？首先，透過靜脈、區域性或實質內注射熒光造影劑；其次，在開放式手術過程中，使用位於視野上方的開放式成像裝置進行造影劑的視覺化；在微創式手術中則使用帶有內窺鏡的成像裝置進行視覺化。
熒光分子影像術中導航主要產品
近兩年，國內市場上開放式、微創式術中導航產品相繼獲得審批上市。那麼這個市場究竟有多大？
首先，我國整體外科手術量高速增長，近紅外熒光成像導航裝置在其中的應用範圍廣泛。
據悉，中國整體外科手術除產科外2016年至2021年複合增長率在3.3%至13%，呈高速發展態勢。熒光成像則憑藉靈敏度高、特異性強；沒有電離輻射、副作用小；且裝置和使用成本低等強臨床轉化優勢，目前已在胸外科、婦科、胃腸外科、兒科、神經外科、泌尿外科等科室場景中進行了應用探索。
另外，近紅外熒光成像在術中實時在體成像，不會干擾常規手術視野和流程。基於這些優勢，近紅外熒光成像在未來有望成為全國30萬個手術室的標準手術導航成像工具。
其次，以熒光內窺鏡為例，其臨床應用目前還處於發展早期，市場尚為藍海。
隨著臨床不斷探索以及裝置耗材技術的革新，外科手術適應症不斷拓寬、微創手術比例不斷提高。根據Life Science Intelligence統計資料，外科領域各亞專科微創比例近三十年逐年不斷上升。在越來越多患者獲益的同時，也湧入了更多優秀國內企業服務於臨床。
資料來源：Life Science Intelligence
微創外科手術（MIS）主要包括腹腔鏡、胸腔鏡、宮腔鏡和關節鏡手術等。其憑藉創傷較小、併發症更少、感染風險更小、住院和恢復時間更短等諸多優勢，使硬鏡手術逐漸替代傳統開放手術，微創化也成為近年來外科發展的趨勢之一。
熒光內窺鏡裝置作為外科微創裝置革命性的技術之一，正成為全球內窺鏡企業競爭的制高點。然而在百億規模的內窺鏡市場中，熒光內窺鏡目前滲透率較低，未來的發展空間巨大。
根據Frost&Sullivan資料，預計我國熒光硬鏡市場將進入快速增長期，2019年到2024年的年複合增長率高達 99.6%。預計2024年熒光硬鏡的市場規模將增至35.2億元，在硬鏡市場的比重將達到32%。
此外，結合當下我國內窺鏡行業國產替代的趨勢，近紅外熒光成像作為近年來頗具突破性的技術，有望從技術創新的角度實現國產內窺鏡的跨越式發展。
產品閉環佈局：成像裝置、造影劑均取得突破
總的來看，國內市場上DPM是外科分子影像市場擁有產品線最豐富的企業。目前不僅形成了超眼、智眼、慧眼三大系列高階光學分子影像手術導航裝置，在外科領域還將豐富超高畫質內窺鏡、4K內窺鏡、3D內窺鏡、3D熒光內窺鏡以及開放熒光內窺鏡攝像系統等各產品線；佈局造影劑構造“裝置+耗材”閉環。同時還在相關前沿影像技術的產品轉化中做了更深遠的佈局。
DPM完整產品佈局閉環 來源：DPM
1、熒光成像裝置縱深發展，近紅外一區成熟、近紅外二區突破
當下，近紅外熒光成像市場上的入局者在逐漸增多，商業化裝置也在推陳出新。為了實現高質量的顯影成像，近紅外熒光成像裝置需具有充足的近紅外激發光源、光學採集系統、濾波器和對近紅外發射光敏感的相機；影象結果顯示最好同時包含手術視野的彩色圖、熒光圖和融合圖。
DPM的慧眼系列採用其特有4CMOS技術，具備高靈敏度，顯影迅速，並實現了多光譜實時融合成像。據悉，DPM三大系列產品已在全國超三百家三甲醫院開展臨床試用及銷售。
成像技術是DPM的核心技術之一，其團隊自主研發了多源資料補償校正、快速分割、精確配準、實時視覺化等關鍵技術，實現了對腫瘤及其他病灶組織術中影象的多角度、高通量和動態連續獲取。
我們瞭解到，DPM的相關研究獲得國家科技部“數字診療裝備研發”重點專項支援；並在國內率先發布行業領域的近紅外熒光攝像系統及近紅外冷光源團體標準。
近紅外熒光成像術中導航裝置（智眼、超眼系列針對開放式手術；慧眼系列針對微創手術） 來源：DPM
目前全球範圍內，近紅外熒光成像術中導航主要應用的是近紅外一區成像技術。但科學家們研究發現，近紅外二區成像（900-1700nm波段）相較於近紅外一區（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、更好的時空解析度。
近紅外二區在新型造影劑研發、腦血管成像、腫瘤檢測、淋巴系統成像、多模態成像、藥代/藥效動力學研究、臨床手術導航成像等方面有眾多應用價值和潛力。而在為數不多的近紅外二區成像系統的廠家中，DPM做了廣泛的前瞻性佈局並取得初步成果。
DPM部分近紅外二區成像產品與相關研究 來源：DPM
據介紹，DPM團隊研發的新型近紅外二區熒光成像系統DPM-IVFM-NIR-Ⅱ及手術導航技術，結合熒光造影劑（ICG）開展了在人體肝癌成像上的應用。
這一應用解決了肝癌術中切緣及微小腫瘤病灶定位的臨床挑戰，實現了近紅外二區熒光成像的臨床轉化，屬於“國際首次（the first-in-human）”。相關成果發表在《Nature Biomedical Engineering》雜誌上，並獲得美國哈佛醫學院教授的肯定評價。
該研究結果顯示，相較於近紅外一區成像，近紅外二區的靈敏度更高（100% vs 90.63%），信背比高3倍。該系統不但能協助外科醫生實現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裝置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波長、靶向性、臨床應用範圍。目前，臨床上常用的光學造影劑有熒光素鈉、5-氨基乙醯丙酸（5-ALA）、亞甲基藍（MB），以及花菁類染料，如吲哚菁綠（ICG）。
從應用來看，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品，是熒光導航裝置廠商不錯的佈局方向。但其本質上屬於藥物，研發週期長、前期投入大，目前市場上的入局者並不多，DPM是少數之一。
例如，DPM團隊聯合天壇醫院、協和醫院等，針對膠質母細胞瘤（GBM）切緣難以判定等臨床挑戰性問題，研發了一種新的GBM靶向造影劑，實現了膠質瘤術中高靈敏靶向成像。試驗結果顯示，採用常規手術和熒光引導手術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、磁奈米粒子三維融合成像裝置（MPI）國際領跑
“基於磁奈米粒子非線性響應的活體動物三維融合成像裝置”（簡稱MPI）的研製是在國家自然科學基金委重大科研儀器裝置研製專項的支援下開展研究，也是DPM公司未來核心產品之一。
該裝置的主要優勢在於成像靈敏度比現有的磁共振高1000倍、時間解析度高2000倍，突破了光學成像的深度限制，可實現實時動態的三維成像，並在體檢篩查領域實現無創的活體早期精準診斷。目前，DPM參與編制的《磁粒子成像系統影像質量評價規範》通過了國家一級學會中國圖學學會組織的團體標準評審並獲得立項，奠定了MPI技術標準及規範的基礎。
從醫療影像技術的發展來看，熒光分子成像無疑是推動精準外科診療發展極具潛力的一項技術。大量研究表明，基於分子差異的組織良惡性判斷方法有助於更早更精確的識別病變組織，在手術過程中能更好地確定手術邊界，改善病人的預後。
近年來，熒光術中導航領域發表的文章總數呈指數增長，相關成像方法和新型熒光造影劑成為國際研究熱點。與此同時，相關科研的和商業化的裝置也得到了較快發展，尤其是在腫瘤輔助識別領域。
目前，在這一領域中，國際國內入局企業不斷增多。DPM背靠中國科學院分子影像重點實驗室，基於領先的理論研究和豐富的醫工結合技術經驗，產品不僅覆蓋了多系列術中光學分子影像手術導航裝置、光學分子影像造影劑，還包括近紅外二區成像裝置、磁奈米粒子成像檢查裝置等前沿技術轉化。我們期待並將持續跟蹤DPM在分子影像技術上的突破。
