基于專利檢索的我國醫(yī)用磁共振成像系統(tǒng)專利現(xiàn)狀分析

畢帆，王龍辰，李斌

上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備處，上海 200233

基于專利檢索的我國醫(yī)用磁共振成像系統(tǒng)專利現(xiàn)狀分析

畢帆，王龍辰，李斌

上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備處，上海 200233

本文通過采用關(guān)鍵詞和國際專利分類號(hào)相結(jié)合的方式對(duì)中國專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫（CNPAT）進(jìn)行檢索，并對(duì)檢索出的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和統(tǒng)計(jì)。通過對(duì)我國磁共振成像（MRI）系統(tǒng)的專利申請(qǐng)趨勢(shì)、申請(qǐng)人以及技術(shù)分類主題等進(jìn)行分析，為今后我國醫(yī)用MRI領(lǐng)域的發(fā)展提出參考建議。

專利檢索；磁共振成像；國際專利分類號(hào)

0 前言

醫(yī)用磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是繼X射線計(jì)算機(jī)斷層成像、B超等檢查技術(shù)后又一新的斷層成像方法。它具有無輻射損傷、組織分辨力高、多方位多參數(shù)成像等優(yōu)點(diǎn)，因此在臨床上得到了廣泛使用。從1946年美國科學(xué)家Bloch和Purcell發(fā)現(xiàn)核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）現(xiàn)象到1980年全身MRI系統(tǒng)研制成功，MRI技術(shù)發(fā)展迅速[1-2]。隨著科技的不斷發(fā)展，MRI在磁體技術(shù)、射頻線圈技術(shù)和成像技術(shù)等方面都發(fā)生了翻天覆地的變化[3-4]。但國內(nèi)MRI技術(shù)力量較國外薄弱，各大核心專利技術(shù)主要掌握在飛利浦、西門子、GE等大型跨國企業(yè)手中。故了解我國醫(yī)用MRI的專利技術(shù)對(duì)于企業(yè)研發(fā)、醫(yī)院購置設(shè)備具有重要意義。

本文利用專利檢索的方法，對(duì)我國醫(yī)用MRI領(lǐng)域的專利現(xiàn)狀進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，有助于國內(nèi)企業(yè)和用戶了解醫(yī)用MRI領(lǐng)域的最新技術(shù)熱點(diǎn)，也有助于從側(cè)面了解未來國產(chǎn)MRI技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 MRI產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

自1980年代全球第一臺(tái)用于臨床的全身MRI系統(tǒng)在Fonar公司誕生后，MRI技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用范圍日益廣泛，行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。從全球醫(yī)用MRI行業(yè)發(fā)展來看，僅2012年全球新增MRI系統(tǒng)就達(dá)到了1.5萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)13.64%，全球醫(yī)用MRI的總裝機(jī)量達(dá)到了14.68萬臺(tái)[5]。

目前，醫(yī)用MRI系統(tǒng)主要向中高場(chǎng)強(qiáng)和低場(chǎng)強(qiáng)兩極化發(fā)展。兩類MRI系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，見表1。我國中高場(chǎng)強(qiáng)的MRI市場(chǎng)主要被一些跨國企業(yè)所壟斷，如GE、飛利浦、西門子和幾家日資企業(yè)。國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及跨國企業(yè)的生產(chǎn)轉(zhuǎn)移，使得國內(nèi)低場(chǎng)強(qiáng)MRI的生產(chǎn)基本能夠滿足市場(chǎng)需求，但低場(chǎng)強(qiáng)MRI系統(tǒng)存在圖像質(zhì)量較差、成像速度慢等缺點(diǎn)。國內(nèi)主要有深圳安科、北京萬東、沈陽東軟、寧波鑫高益等企業(yè)，在永磁MRI的中低端市場(chǎng)占據(jù)著一定的市場(chǎng)份額，并以生產(chǎn)永磁型低場(chǎng)強(qiáng)MRI為主[6]。近年來，成都奧泰、上海聯(lián)影等新興企業(yè)的崛起，成為推動(dòng)國產(chǎn)超導(dǎo)MRI的重要力量。但我國的研發(fā)水平和發(fā)達(dá)國家相比還存在較大差距，高端MRI還依賴于進(jìn)口。隨著醫(yī)療體制改革的深入，我國MRI市場(chǎng)潛力巨大。而且隨著超導(dǎo)技術(shù)、液氦零消耗技術(shù)的不斷發(fā)展[7-8]，高場(chǎng)強(qiáng)超導(dǎo)型MRI將是其中一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。

表1 兩類MR I系統(tǒng)對(duì)比

2 研究方法

本文采用關(guān)鍵詞和國際專利分類號(hào)（International Patent Classifi cation，IPC）相結(jié)合的檢索方法，在中國專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫（China Patent Database，CNPAT）中進(jìn)行專利檢索，檢索年限為1985～2013年。首先，根據(jù)MRI技術(shù)領(lǐng)域，確定對(duì)應(yīng)的IPC分類號(hào)，將分類號(hào)的檢索結(jié)果與MRI技術(shù)內(nèi)容相關(guān)的關(guān)鍵詞進(jìn)行“與”、“或”、“非”等邏輯運(yùn)算，在CNPAT中檢索涉及的IPC分類號(hào)和關(guān)鍵詞，見表2。得到初步的檢索結(jié)果后，進(jìn)一步通過人工篩選來獲得最終的檢索結(jié)果。采用此檢索策略可以最大程度地保證檢索結(jié)果的全面性。我國專利制度通常分為發(fā)明專利、實(shí)用新型專利和外觀設(shè)計(jì)專利等3類。本研究考慮的是MRI技術(shù)方面的相關(guān)專利，故在統(tǒng)計(jì)時(shí)只將發(fā)明專利和實(shí)用新型專利作為統(tǒng)計(jì)對(duì)象，未將外觀設(shè)計(jì)專利納入統(tǒng)計(jì)。

表2 CNPAT檢索涉及的IPC分類號(hào)和關(guān)鍵詞列表

3 MRI專利現(xiàn)狀分析

3.1 專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

通過對(duì)MRI領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量進(jìn)行檢索，得到1985～2013年專利申請(qǐng)情況的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖，見圖1?？梢钥闯?，我國MRI技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量總體處于上升趨勢(shì)，且在進(jìn)入21世紀(jì)后增長(zhǎng)速度較快。

圖1 我國MR I領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)圖

我國MRI領(lǐng)域技術(shù)專利申請(qǐng)大致可分為4個(gè)階段：第一階段為萌芽階段，大致為1985～1993年，除了在1985年專利制度設(shè)立時(shí)有12件專利外，其余年份的專利申請(qǐng)量均較少。這表明，此階段技術(shù)較為薄弱，申請(qǐng)量較少。第二階段為1994～1998年，此階段初步進(jìn)入穩(wěn)定上升期，申請(qǐng)量有一定上升但呈現(xiàn)波動(dòng)趨勢(shì)。第三階段為1999～2004年，這一階段進(jìn)入穩(wěn)定上升期，申請(qǐng)數(shù)量有大幅度增長(zhǎng)，年均有近100件的申請(qǐng)量。第四階段為2005年至今，這一階段進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，在2012年達(dá)到峰值500件。另外由于從專利申請(qǐng)到專利公開具有一定的時(shí)間間隔，故專利申請(qǐng)具有一定的滯后性，因此本研究中得到的2013年的專利申請(qǐng)數(shù)量少于實(shí)際申請(qǐng)數(shù)量。同時(shí)，2005年的專利申請(qǐng)數(shù)量相比前后幾年有一定幅度的增長(zhǎng)，這是因?yàn)樵?004～2005年間，MRI行業(yè)確定將3T超高場(chǎng)強(qiáng)的MRI作為臨床常規(guī)產(chǎn)品。從整體的申請(qǐng)量可以估計(jì)，MRI技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量在今后一個(gè)時(shí)期仍將繼續(xù)走高。

3.2 專利申請(qǐng)人分析

為了研究MRI領(lǐng)域國內(nèi)的主要競(jìng)爭(zhēng)情況，對(duì)檢索出的專利數(shù)據(jù)按照申請(qǐng)人進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見圖2。需要說明的是，本研究對(duì)跨國企業(yè)下的不同子公司申請(qǐng)的專利進(jìn)行了合并簡(jiǎn)化，如對(duì)搜索到的上海西門子醫(yī)療器械有限公司和西門子（深圳）磁共振有限公司的專利予以合并，在統(tǒng)計(jì)結(jié)果中統(tǒng)稱為西門子公司。排名前三的分別是西門子公司、東芝公司、飛利浦公司，這表明了國外申請(qǐng)人（公司）在MRI領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)中占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，這與其強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)力量相關(guān)。但不容忽視的是，以上海聯(lián)影和中國深圳先進(jìn)技術(shù)研究所為代表的國內(nèi)公司和研究機(jī)構(gòu)也占有一席之地，表明我國企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在MRI領(lǐng)域有一定的技術(shù)研發(fā)成果，但是在專利申請(qǐng)數(shù)量上與國際大公司還有較大差距。在所有的申請(qǐng)人中，西門子公司、東芝公司、飛利浦公司、GE公司所申請(qǐng)的專利數(shù)量遠(yuǎn)高于其他申請(qǐng)人，表明這幾家跨國公司一直注重MRI技術(shù)的研究和開發(fā)，同時(shí)也注重中國市場(chǎng)的專利申請(qǐng)。

圖2 我國MR I領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量排名圖

3.3 技術(shù)分類主題分析

對(duì)MRI技術(shù)專利熱點(diǎn)進(jìn)行分析有助于我國企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)找準(zhǔn)研究方向，故本研究按照MRI的硬件結(jié)構(gòu)對(duì)MRI技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了劃分[1-4,9-11]，結(jié)果見表3。對(duì)專利申請(qǐng)量及所占比例按各技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見圖3。

表3 MR I技術(shù)分類表

圖3 我國MR I領(lǐng)域各技術(shù)部分專利申請(qǐng)狀況圖

圖3 表明，涉及磁體系統(tǒng)和梯度系統(tǒng)部分的專利較少，分別占8.58%和7.57%。磁體目前向著高場(chǎng)強(qiáng)、短腔磁體、開放式及專用機(jī)發(fā)展。梯度系統(tǒng)向雙梯度發(fā)展，這在20世紀(jì)90年代中期就被提出，但是直到本世紀(jì)初才應(yīng)用于臨床，故這兩大技術(shù)分類在專利申請(qǐng)量中比重不大[12-13]。而計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和圖像重建部分、射頻系統(tǒng)部分所占比例較大，兩者總和已超過總數(shù)的70%。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是MRI的大腦，它控制著射頻脈沖的激發(fā)、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算和圖像顯示等。近年來隨著計(jì)算機(jī)硬件處理速度的提高，特別是并行總線技術(shù)和并行CPU處理技術(shù)的發(fā)展，使得磁共振設(shè)備可以完成更為復(fù)雜的序 列掃描，故在MRI技術(shù)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和圖像重建部分技術(shù)專利申請(qǐng)量最大，達(dá)到1157件，占總數(shù)的38.77%。射頻線圈已從最初的單通道線圈發(fā)展為現(xiàn)在的多通道相控陣線圈，配合并行采集技術(shù)可以進(jìn)一步提高M(jìn)RI的信號(hào)采集速度，同時(shí)對(duì)圖像質(zhì)量也有明顯的優(yōu)化作用[14-15]，此技術(shù)部分專利申請(qǐng)量也較多，達(dá)到954件。上述兩部分關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展較快，故專利申請(qǐng)量所占比例較大。其他輔助部分包括檢查床、液氦冷卻系統(tǒng)、生理監(jiān)控儀器等硬件設(shè)備，同時(shí)也含有與MRI配套使用的影像歸檔和通信系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System，PACS）軟件，專利申請(qǐng)量占13.10%。

總的來說，MRI領(lǐng)域各技術(shù)部分專利申請(qǐng)量差別較大。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和圖像重建、射頻系統(tǒng)部分專利申請(qǐng)比較活躍，而磁體系統(tǒng)和梯度系統(tǒng)部分技術(shù)突破難度較大，故專利申請(qǐng)量較少。

4 討論

本研究利用專利檢索的方法對(duì)我國醫(yī)用MRI領(lǐng)域?qū)＠F(xiàn)狀進(jìn)行了分析，有助于專利政策的制定和規(guī)劃，為國內(nèi)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)找準(zhǔn)醫(yī)用MRI領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)提供導(dǎo)向。

基于專利檢索結(jié)果，建議國家加大對(duì)國內(nèi)企業(yè)的扶持力度，樹立政策導(dǎo)向，鼓勵(lì)國內(nèi)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，積極申請(qǐng)相關(guān)技術(shù)專利，提高企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。國內(nèi)企業(yè)和科研單位應(yīng)加大自主創(chuàng)新力度，以臨床需求為導(dǎo)向，追蹤技術(shù)熱點(diǎn)，掌握核心技術(shù)，在MRI熱點(diǎn)領(lǐng)域如數(shù)據(jù)處理和圖像重建部分加大技術(shù)力量投入，確定技術(shù)發(fā)展方向，努力縮短與國際間的差距。國內(nèi)企業(yè)、科研單位、醫(yī)院及學(xué)校間應(yīng)加大合作力度，通過資源共享、產(chǎn)學(xué)研共建平臺(tái)、技術(shù)合作等形式提高自主創(chuàng)新能力，形成產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的模式，促進(jìn)專利成果，從而打破國外技術(shù)的壟斷，積極參與國內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

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Analysis on the Current Situation of Patents Related to MRI System in China Based on Patent Search

BI Fan, WANG Long-chen, LI Bin
Department of Medical Equipment, The Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China

In this paper, patent data of magnetic resonance imaging (MRI) system in China are searched from China patent database (CNPAT) by using the method of keywords combined with international patent classifi cation, then the patent data are selected and statistically analyzed. Through analyzing the patent application trend, applicants and technical classifi cation themes of MRI, this paper proposes some suggestions for the development of MRI in China.

patent search; magnetic resonance imaging; international patent classifi cation

R445.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.01.021

1674-1633(2015)01-0071-04

2014-06-19

2014-07-25

李斌，教授級(jí)高級(jí)工程師，上海市第六人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)裝備處處長(zhǎng)，中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會(huì)副主任委員。

通訊作者郵箱：libin2001@hotmail.com