基于T RIZ技術(shù)進化論的CT技術(shù)發(fā)展與成熟度識別研究

陳穎，畢帆，李斌

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

基于T RIZ技術(shù)進化論的CT技術(shù)發(fā)展與成熟度識別研究

陳穎，畢帆，李斌

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

目的 基于TRIZ理論中技術(shù)進化模式與S-曲線技術(shù)預(yù)測工具，對醫(yī)用CT進行技術(shù)成熟度識別，并提出相關(guān)采購時機建議 方法 通過對文獻查閱，綜合評述TRL、基于專利與基于文獻三大主流技術(shù)成熟度評價方法；并以專利計量法為例，劃分CT設(shè)備生命周期、識別CT技術(shù)成熟度 結(jié)果 根據(jù)專利申請數(shù)量-時間曲線判斷CT大類設(shè)備目前處于成長期；單項技術(shù)的S-曲線可經(jīng)過躍遷構(gòu)成大類S-曲線族群；根據(jù)專利申請人排名情況判斷產(chǎn)品市場競爭情況判斷CT市場多采用撇脂定價決策 結(jié)論 經(jīng)五代CT技術(shù)特征驗證，專利計量法可有效識別醫(yī)學裝備技術(shù)成熟度，其結(jié)果可協(xié)助各醫(yī)療機構(gòu)選擇適應(yīng)于自身發(fā)展規(guī)劃且性價平衡的最佳采購時機。

TRIZ技術(shù)；專利計量法；技術(shù)成熟度；CT

0 引言

計算機X線斷層掃描設(shè)備（Computed Tomography，CT）由英國物理學家Hounsfield于1971年研制成功，因其圖像質(zhì)量好、診斷價值高，無創(chuàng)、無痛而被標定為放射診斷領(lǐng)域內(nèi)重大突破。自第一代CT問世以來，短短三十年間CT技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了第六代，廣泛應(yīng)用于疾病檢測、血管造影、心臟成像、介入治療等諸多放射醫(yī)學領(lǐng)域。發(fā)達國家對CT技術(shù)極為重視，全球CT市場需求也持續(xù)穩(wěn)定增長，但在相對落后的國家，CT設(shè)備還只存在于重點大型醫(yī)療機構(gòu)[1]；我國于20世紀70年代末引入CT技術(shù)，發(fā)展至今僅上海地區(qū)已配置各類CT設(shè)備逾200臺件。一般情況下，醫(yī)學裝備規(guī)劃配置及詢價采購過程中會面臨品牌、性能、價格、進度等多重挑戰(zhàn)，全面、客觀、及時地識別技術(shù)成熟水平，將有助于醫(yī)學裝備采購部門科學、合理地制定采購決策。

目前最有效的技術(shù)成熟度評價方法是前蘇聯(lián)Altshuler教授于20世紀90年代初提出的基于TRIZ理論的預(yù)測方法[2]，Altshuller教授及其領(lǐng)導(dǎo)的研究小組對全世界250萬件專利進行整理和研究，最終構(gòu)建成一套系統(tǒng)化、高實用性的解決發(fā)明創(chuàng)造問題與實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的理論體系。TRIZ理論發(fā)現(xiàn)了技術(shù)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的進化趨勢以及技術(shù)系統(tǒng)的進化路線，不同領(lǐng)域技術(shù)進化模式和進化路線具有共性和可傳遞性。Altshuller教授認為，技術(shù)系統(tǒng)與生物系統(tǒng)一樣具有產(chǎn)生、成長、成熟和衰退的生命周期，并將其簡化為分段性S-曲線。

1 三大主流技術(shù)成熟度識別方法學綜述

1.1 基于TRL的技術(shù)成熟度識別

技術(shù)準備度等級（Technology Readiness Level，TRL）是一種比較系統(tǒng)的技術(shù)成熟度評價標準，由美國航空航天局（NASA）于1995年首先提出并應(yīng)用于航天領(lǐng)域，之后在美國科學技術(shù)協(xié)會得到初步應(yīng)用。2001年美國國防部（DOD）開始采納TRL，并頒發(fā)TRL軍標指南草案，現(xiàn)在美軍要求將TRL應(yīng)用于所有重要采辦計劃中。英國國防部在國防采辦中也應(yīng)用了TRL；許多國際技術(shù)組織自美軍頒發(fā)TRL軍標指南草案后，也開始評估TRL在項目管理中的適用性并推廣應(yīng)用。利用此TRL研究產(chǎn)品技術(shù)成熟度一直持續(xù)至今，只是針對不同的產(chǎn)品，各等級具體內(nèi)容要求會有所變化。

然而就其分級情況而言，更適用于早期實驗室階段產(chǎn)品，針對已上市使用的產(chǎn)品難以界定成熟度等級，方法應(yīng)用的可擴展性較差。

1.2 基于專利的技術(shù)成熟度識別

國內(nèi)外專利計量法多以TRIZ為理論基礎(chǔ)，識別應(yīng)用主要集中在三個方面[3]：

（1）通過專利數(shù)量及技術(shù)發(fā)展速度來判斷技術(shù)是處于成長期還是成熟期[4]，本研究第2節(jié)將采用該方法進行CT設(shè)備技術(shù)成熟度評價；

（2）通過產(chǎn)品專利等級與專利被引次數(shù)判斷產(chǎn)品技術(shù)是處于嬰兒期還是成長期[5]；

（3）通過研究專利的基本功能，著眼于可降低成本的專利和彌補缺陷的專利，找出這兩類特殊專利在產(chǎn)品技術(shù)生命周期中的分布情況，據(jù)此判斷產(chǎn)品技術(shù)是處于成熟期還是衰老期[6]。

1.3 基于文獻的技術(shù)成熟度識別

文獻法同樣以TRIZ作為理論基礎(chǔ)，相關(guān)技術(shù)成熟度識別應(yīng)用主要集中在以下三點：

（1）通過文獻中關(guān)鍵詞分析產(chǎn)品技術(shù)成熟度：當產(chǎn)品技術(shù)相關(guān)文獻中的關(guān)鍵詞由描述產(chǎn)品技術(shù)一般特性轉(zhuǎn)向描述材料特性、工藝特性，或轉(zhuǎn)向?qū)嵤┫到y(tǒng)特性分析時，表明產(chǎn)品技術(shù)開始步入成熟階段[7]；

（2）通過比較期刊論文與會議論文數(shù)量來分析產(chǎn)品技術(shù)成熟度：當會議文獻數(shù)量多于期刊文獻時，表明產(chǎn)品技術(shù)還處于人們的爭論之中，技術(shù)遠未接近成熟；而當期刊論文數(shù)量開始多于會議論文時，技術(shù)開始逐漸接近成熟[8]；

（3）2003年，Martino[9]根據(jù)不同研發(fā)階段科技文獻性質(zhì)及數(shù)量變化的特點，畫出了產(chǎn)品技術(shù)的各類文獻數(shù)量的變化曲線圖。在基礎(chǔ)研究階段上，SCI的論文數(shù)量由少到多、逐漸下降；在試驗開發(fā)階段上，專利數(shù)量經(jīng)歷了與前述相同的變化階段。在專利數(shù)量變化過程中，若發(fā)明專利數(shù)量開始下降，而外觀設(shè)計開始增加，則表明技術(shù)步入成熟期。

上述基于文獻計量的研究方法均具有一定的參考性，但在實際操作過程中耗時長，檢索精度易受人為因素影響，且各項技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不同，難以找尋規(guī)律。

2 以CT為例：基于專利計量法的技術(shù)成熟度識別

研究對美國科學情報研究所（ISI）發(fā)布的德溫特專利數(shù)據(jù)庫（Derwent Innovation Index，DII）進行檢索，限定專利申請年限為1978～2013年，獲得專利申請總量曲線及年度變化曲線如圖1～2所示。

圖 1 全球CT專利申請數(shù)量累計增長曲線

圖 2 全球CT專利申請數(shù)量年度變化曲線

根據(jù)原始數(shù)據(jù)顯示，目前CT專利申請依舊處于高增長態(tài)勢，自2008年起，全球每年CT專利申請數(shù)量持續(xù)超過1200件，就其總量態(tài)勢而言，可以初步判斷目前CT設(shè)備發(fā)展正處于成長期內(nèi)。此外，根據(jù)增量同比分析，CT專利申請的增速峰值主要出現(xiàn)在1984年、1999年及2002年，另自2005年以來，同比數(shù)據(jù)持續(xù)降低，直至2013年出現(xiàn)猛增，考慮到專利自申請至公開存在一定延遲，該年數(shù)據(jù)僅供參考。

研究綜合考慮全球CT專利申請趨勢及CT設(shè)備發(fā)展歷程，以此進行技術(shù)成熟度識別，將CT生命周期劃分為以下四個階段：

（1）嬰兒Ⅰ期（1978～1983年）：這一階段相關(guān)專利申請數(shù)量始終保持在個位數(shù)。設(shè)備技術(shù)特點符合第一、第二代CT特征，采用旋轉(zhuǎn)/平移掃描模式，應(yīng)用范圍多局限于頭顱，不適用于運行性較大的器官；

（2）嬰兒Ⅱ期（1984～1998年）：這一階段CT專利申請數(shù)量增速較為穩(wěn)定，單年度申請數(shù)量從十余件上升至五十余件，累計申請近五百件。驗證這一階段起始的標志性創(chuàng)新事件是1985年滑環(huán)技術(shù)（Slip-ring Technology）的研制成功及1989年單螺旋CT（Spiral CT）的誕生，旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)掃描模式是第三、第四代CT的重要特征，其掃描周期控制在5 s以內(nèi)，掃描偽影大為減少。

（3）成長Ⅰ期（1999～2001年）：1999年CT專利申請數(shù)量與上一年度相比增長70%，此后單年度CT專利申請數(shù)量突破百件。驗證這一階段起始的創(chuàng)新標志性事件是2000年GE、Philips、Siemens、Toshiba等公司相繼推出16排螺旋CT，這一技術(shù)更新使CT設(shè)備真正實現(xiàn)了掃描中體素采集的各向同性；

（4）成長Ⅱ期（2002～2012年）：2002年CT專利申請數(shù)量與上一年度相比增長83%，全球CT專利申請累計數(shù)量超過1000件，驗證這一階段起始的標志性創(chuàng)新事件是2002年美國GE公司推出了e-Speed電子束CT，將掃描速度提升至多層螺旋CT的8-10倍，掃描周期僅需50 ms[1]，第五代CT的問世成功解決了心臟動態(tài)掃描問題，并且結(jié)合了多層螺旋CT的多種圖像重建和后處理技術(shù)，使得圖像質(zhì)量大幅提升，由于這一技術(shù)與多層螺旋CT硬件結(jié)構(gòu)上發(fā)生了變化，因而研究將其定義為Ⅱ期。

這一階段內(nèi)多層螺旋CT也得到了長足的發(fā)展，2004年北美放射年會上推出了64排CT（亦稱“容積CT”），其重要貢獻在于解決了更快的掃描速度、更大的覆蓋范圍與更薄層厚的采集三者兼容[10]。

需要特別注意的是，根據(jù)CT發(fā)展歷史表現(xiàn)來看，單一生命周期階段內(nèi)可能出現(xiàn)多次2～3年的增速放緩現(xiàn)象，由于2005～2012年的增速放緩持續(xù)較久，研究認為CT技術(shù)已然發(fā)展至另一個階段，就近年來產(chǎn)業(yè)界對雙源CT與能譜CT的研發(fā)投入及客戶需求等市場表現(xiàn)情況而言，2005～2012年間CT技術(shù)應(yīng)當處于研發(fā)瓶頸狀態(tài)，而非成熟表現(xiàn)，2013年的猛增數(shù)據(jù)極有可能是新一代突破性技術(shù)誕生的表現(xiàn)。

單一生命周期階段內(nèi)的多次增速放緩現(xiàn)象也表明在CT設(shè)備技術(shù)發(fā)展的“大S”曲線下，是由各階段多種技術(shù)的“小S”曲線躍遷而成，如嬰兒期下包含了單排、雙排、4排、8排四種CT技術(shù)從胎兒期-嬰兒期-成長期-成熟期-衰老期的完整生命周期，而在8排CT進入衰老期的同時，也開啟了16排CT的胎兒期時代，S-曲線族示意圖如圖3所示。

圖 3 技術(shù)成熟度S-曲線族示意圖

3 技術(shù)成熟度評價對醫(yī)學裝備采購的指導(dǎo)意義

中國專利法規(guī)定可以獲得專利保護的發(fā)明創(chuàng)造有發(fā)明、實用新型和外觀設(shè)計三種，其中發(fā)明專利是最主要的一種。根據(jù)我國專利法實施細則，發(fā)明是指“對產(chǎn)品、方法或其改進所提出的新的技術(shù)方案”；實用新型專利又稱為“小發(fā)明”或“小專利”，是指“對產(chǎn)品的形狀、構(gòu)成或者其組合所提出的適用于實用的新的技術(shù)方案”，其創(chuàng)造性及技術(shù)水平低于發(fā)明專利；而外觀設(shè)計專利是指“對產(chǎn)品的形狀、圖案、色彩或者其結(jié)合所做的富有美感并適于工業(yè)上應(yīng)用的新設(shè)計”，它與發(fā)明或?qū)嵱眯滦屯耆煌?，即外觀設(shè)計不是技術(shù)方案。

專利申請人情況可以很好地反映產(chǎn)品市場競爭情況，因而研究通過我國國家知識產(chǎn)權(quán)局互聯(lián)網(wǎng)檢索數(shù)據(jù)庫平臺，對1985～2013年間發(fā)明專利及實用新型專利申請人進行了檢索，獲取如下排名：① 東芝；② 通用；③ 西門子；④飛利浦，其余廠家申請專利均不足50件。

從上述檢索結(jié)果不難看出，CT研發(fā)產(chǎn)業(yè)存在著高壟斷性，據(jù)相關(guān)報道[11]，在相對壟斷的市場格局下，跨國公司在制定產(chǎn)品價格時，通常會參考競爭對手的同行價格，在少數(shù)廠家形成的行業(yè)中，企業(yè)之間形成了定價默契；諸如CT這類需要投資巨額研發(fā)成本，且受專利保護、價格彈性小的產(chǎn)品常會采用撇脂定價策略。撇脂定價法（Marketskimming Pricing），又稱高價法或吸脂定價，即在產(chǎn)品剛剛進入市場時將價格定位在較高水平，在競爭者研制出相似產(chǎn)品前，盡快收回投資，并取得相當?shù)睦麧櫍蝗缓箅S著時間的推移，再逐步降低價格使新產(chǎn)品進入彈性大的市場。

研究認為，與醫(yī)學裝備技術(shù)成熟度呈現(xiàn)S-曲線族相反，撇脂決策下的產(chǎn)品定價呈現(xiàn)反S-曲線，以醫(yī)院等級進行簡略劃分，當產(chǎn)品處于嬰兒期時，技術(shù)概念新穎，易形成科研熱潮，但產(chǎn)品性能未必最優(yōu)，價格更是泡沫虛高，無論是從資金投入角度出發(fā)，還是就面對不成熟產(chǎn)品的調(diào)度與應(yīng)對能力而言，都較為適合于融醫(yī)、教、研于一體的三級甲等綜合性醫(yī)院；當產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展進入成長期時，性能通常有所提升，市場上出現(xiàn)競爭品牌，此時廠家面對已安裝一代產(chǎn)品的客戶常會提出低價、甚至免費升級建議，其他三級醫(yī)院和部分二甲醫(yī)院可在這一階段規(guī)劃采購；當產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展進入成熟期，性價比會達到最優(yōu)，此時是大多數(shù)二級醫(yī)院規(guī)劃采購的最佳時機。

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Analysis of CT Technology Development and Maturity Based on TRIZ Technology Evolution

CHEN Ying, Bi Fan, LI Bin
Department of Medical Equipment, the 6thPeople’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China

Objective To evaluate the CT (Computed Tomography) technology maturity on the basis of evolution patterns and S-curve forecasting tools in TRIZ theories so as to propose suggestions for the time of CT procurement. Methods The study made a comprehensive review of TRL-based, patent-based and literature-based technology maturity evaluation methods through literature search and review. It also took the patent measurement as an example to divide the life cycle of CT and evaluate its technology maturity. Results According to the patent number - time curve, CT was currently in the growth stage. And the S-curve of a single technology could constitute the S-curve of a whole technology in certain category via transitions. The ranking of patent applicants could be used to determine the situation of marketing competition. The study indicated that most CT suppliers used the skimming pricing decisions. Conclusion Through verifi cation of the technical features of the fi rst to the fi fth generation CT, the patent measurement proved its effectiveness in technology maturity evaluation. And its result was helpful for various medical institutes to make a choice of the best and performance/price-balanced procurement time that were suitable for their development planning.

TRIZ; patent measurement; technology maturity; computed tomography

R197.39

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.05.003

1674-1633(2015)05-0010-04

2014-12-08

李斌，（教授級）高級工程師，碩士研究生導(dǎo)師。作者郵箱：18930172423@189.cn