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北京大学科技成果汇编(1)

 

一、医用磁共振成像系统产业化项目


项目概述


目前该领域国内厂家空白,国外仅一家企业有能力研发及生产,市场巨大,利润回报率较高,而其他厂家跟进存在技术壁垒;医用磁共振成像系统突出专科专用,目标客户群为三甲医院专业科室及高端私立医院;核心竞争力为系统全技术链掌握,临床导向型产品开发,无技术瓶颈,各环节技术经过产业化验证,团队成员齐备,医生资源丰富;以专科专用为创新点,以全产品链技术为支撑;整个团队具有10年以上磁共振产业化各环节经历,包括研发、生产、市场、销售、售后及临床等,精益化生产经验丰富,代理商渠道成熟。


应用范围


项目技术为磁共振成像系统研发及制造,属于国家战略政策倾斜支持高科技生物医疗行业,2010 年全球医疗器械产品超过3000亿美元的产值,且保持着平均每年20%的增速;发改委,工信部,财政部和卫计委正联手拟定《产业振兴和技术改造专项》,15亿元扶持资金。将重点支持1015家大型医疗器械企业集团,扶持4050家创新型高技术企业,建立810个医疗器械科技产业基地和10个国家级创新医疗器械产品示范应用基地;以较低购置及维护成本,实现磁共振核心部位(脑部、四肢)的多功能、高质量扫描,提高专科诊断能力,是未来高端磁共振发展方向;目标位三甲医院(13420家)、高端私立医院(10594家)及体检中心(仅北京177家)。


技术优势


核心优势为全技术链掌控,无短板,对于其他国内竞争对手存在进入壁垒,竞争对手仅国外一家企业。


技术水平


永磁型MRI磁体设计专利;

动态有源屏蔽梯度设计专利;

超导型MRI磁体设计专利。


项目所处阶段


三年规划(2014~2016

  1. 2014年完成永磁型磁共振产品系统集成,进入产品注册阶段;小批量生产,尝试OEM生产及租赁、投放等销售模式,实现企业部分现金流;

  2. 2014年完成1.5T专用超导型磁共振系统研发、集成,进入产品注册阶段;

  3. 2015年完成3.0T专用超导型磁共振系统研发、集成,进入产品注册阶段;

  4. 2016年,完成1.5T专用超导型磁共振系统注册,进入小批量试产及销售阶段;

  5. 目前,1.5T专用超导型磁共振已完成磁体设计、验证,处于样机加工阶段;

  6. 其他系统部件均处于样机加工阶段,20144月进行系统集成。


市场状况及市场预测


  1. 医疗器械,特别是医用磁共振产品为高投入,高且稳定回报行业,但行业标准较高,注册周期较长,同样竞争者进入壁垒较高;
  2. 企业建设期为三年,五年(2018年底)实现销售收入3亿元,十年(2023年底)实现销售收入10亿元;
  3. 投资回报期5.6年。


投资与成本估算、预计收益


项目投资:2014年~2016年为项目建设期,总投资额6970万元,含建设费、研发及试制费、人员工资、日常费用及流动资金;土地大于60亩;

详细为:2014年投资2770万元

2015年投资1270万元

2016年投资1230万元

厂房建设1700万元(2015年底完成)

估值及其他条款需详谈,前提为团队为产业化主导,投资方不参与管理。


二、VMAT肿瘤放射治疗计划解决方案


项目概述


恶性肿瘤对人类的危害日益严重,2008年全球恶性肿瘤死亡人数达760万,已超过艾滋病、疟疾和结核病死亡人数总和。近年来,恶性肿瘤已成为中国居民的第一死因,每年死亡人数达180万。随着诊断技术的迅速提高,肿瘤能够在更早的时期被检测到,因此,提高各类肿瘤的局部控制技术成为了当代肿瘤治疗的核心所在。


放射疗法是利用呈光子形式的电离射线(χ-射线和γ-射线)来杀死癌症患者的恶性和良性肿瘤细胞的一种疗法。在中国,将近70%的癌症患者将放射疗法作为主要治疗方式,或者将其与外科治疗或化学疗法相结合。电离射线通过损伤被放射区域的DNA从而造成细胞死亡,因此,放射疗法的目标是最大化施于肿瘤细胞的放射剂量以便杀死所有肿瘤细胞,同时最小化周围健康组织(危及器官,OARs)的放射剂量。


弧形调强治疗(Volumetric Modulated ArcTherapy,下文简写为VMAT)是目前最先进的放射治疗技术,其计划系统一直由国外厂商提供。北京大学工学院精益生产与管理实验室所涉及的VMAT放射治疗计划解决方案,旨在为VMAT放疗设备提供高质量的治疗计划,弥补国内技术的空白。该解决方案包括计划模型和优化算法两个部分,计划模型涵盖了临床中常见的剂量分布约束、多叶准直器约束和直线加速器约束,基于嵌套分割框架(Nested-Partitions)的优化算法能够在短时间内计算出高质量的放疗计划,并且满足临床剂量分布。


应用范围


VMAT放疗计划解决方案能够应用于弧形调强治疗设备,通过通用数据接口实现计划系统软件与放疗设备硬件的通信和交互。目前弧形调强治疗仍属于全新的技术,国内三甲医院已经开始普及,本实验室已经于北京大学肿瘤医院建立了良好的合作关系,本技术在国内三甲医院中有着广阔的应用空间。而随着弧形调强治疗的普及,本技术的应用空间会进一步扩大。


技术优势


本实验室及其合作单位推出的VMAT放疗计划解决方案具有以下竞争优势:


(一)优化技术确保领先地位

在本技术中,NP优化算法框架被成功的应用在放射疗法逆向治疗计划优化的过程中通过对几十例实际临床病例进行统计研究,统计结果表明相对于传统的逆向治疗系统,本技术在治疗计划的精确性和高效性两方面都具有显著优势。

基于NP的放疗优化技术已成功申请美国专利,专利编号为:US7876882。同时荣获美国医学物理师年会(AAPM)最佳论文奖。


(二)强大的研发团队及合作医院

本技术研发团队由北京大学工学院精益生产与管理研究所、北京大学肿瘤医院联合组成。本团队依托于北京大学工学院工业工程与管理系,充分借助北京大学世界领先的研究成果和公共研究平台,发挥高层次人才资源优势;同时,以北大肿瘤医院放射科为试点,形成集研发、设计、生产、销售于一体的高新技术产业链。


技术水平


本技术在国内外均属于最新型技术,处于学术界和工业界前沿。与同类技术的对比表明,本技术在生成计划时间和计划质量两个关键指标上均处于该领域前列。本技术的相关成果已经以论文形式发表于IEEE国际会议上,并即将在IEEE顶级期刊上发表。


研究阶段


本技术目前正处于实验室阶段,即将与北京大学肿瘤医院机进行技术对接。


市场状况及市场预测


目前,我国死亡病因中位列首位的就是恶性肿瘤。据全国肿瘤防治办公室和卫生部疾病控制司统计,目前我国恶性肿瘤患者总数约600万人,平均每年新增恶性肿瘤患者约210万人。自1970年以来,我国恶性肿瘤死亡人数一直呈持续增长趋势。早在2006年,我国因癌死亡人数已经达到300万人左右,0-64岁居民中每死亡4人至少有1人死于恶性肿瘤。随着我国人口持续增长、人口老龄化、环境恶化及生活方式的变化,我国恶性肿瘤的发病率将在相当长时期内保持高发势头。


放射治疗是治疗恶性肿瘤的重要手段之一,放疗技术的迅速发展大大提高了肿瘤的治愈率或延长了病人的生存期。当前约有45%的恶性肿瘤可以治愈:22%为手术治愈,18%为放射治疗治愈,5%为药物治愈。放射治疗是当今治疗恶性肿瘤最常用的方法之一,其中中国的肿瘤患者约有70%接受放疗,日本约有50%,美国则在50%60%


1)癌症发病率上升与医疗资源集中导致肿瘤治疗的需求缺口大

随着我国人口持续增长、人口老龄化、环境恶化,我国恶性肿瘤的发病率将在相当长时期内保持高发势头。在我国癌症发病率和死亡率快速上升的背景下,位于中心城市的大中型医院和肿瘤专科医院仍无法满足癌症患者日常治疗的需要,重大疾病看病难的矛盾依然尖锐,肿瘤治疗服务的需求存在较大的缺口。


2)肿瘤精确放射治疗优势导致需求上升

基于本技术所开发的产品致力于为全国各大医院肿瘤放射科提供更为精确、高效的放射治疗计划。根据目前的肿瘤放射疗法现状,由于传统商业治疗计划系统所提供的治疗计划精确性非常有限,强烈的副作用为采用放射疗法的患者带来了极大的痛苦;同时,传统商业治疗计划系统的效率非常低,严重影响各大医院放射科的资源利用及收益创造。

基于肿瘤治疗发展对于治疗计划的精准性和高效性越来越迫切的需求趋势,肿瘤精确放射治疗优化解决方案具有广阔的市场前景。

截止2010年,,全国二级及以上医院为7756家,其中放疗单位突破1000家,而大部分医院尚未配置高端肿瘤精确放射治疗设备及软件。

根据市场分析,不考虑未来新技术、新设备投入市场和患者数量递增的趋势,仅以当前二级及以上医院的采购需求计算,高端肿瘤精确放射治疗设备及软件的市场容量超过10亿元。其中华北地区、华东地区及中南地区占据4/5,东北地区、西南地区及西北地区分占1/5


投资与成本估算,效益分析


经过财务测算和分析,本技术正常生产年份营业收入5025.0万元,年销售税金及附加54.0万元,年利润总额2181.5万元,年税后利润1636.1万元,所得税545.4万元。公司投资利润率23.41%,投资利税率31.52%,销售利润率34.12%,税前财务内部收益率为37.26%,税后财务内部收益率为28.75%,税前财务净现值(i=10%7609.4万元,税后5220.4万元;税前投资回收期4.98年,税后投资回收期5.68年,其中均含建设期12个月。


合作方式


希望与具有技术和资金实力的企业进行产学研合作。


所需费用


本项成果将本着市场和成本相结合的原则进行科学定价,既要考虑产品的物料、生产和人力等成本,还要增加产品的价格市场竞争力。


三、拉普拉斯域光学乳腺影像系统(LD-DOT)


项目概述


拉普拉斯域光学乳腺影像系统(LDDOT)是一种基于漫反射光成像原理的功能成像手段。有别于基于形态学进行诊断的传统医学成像手段,它利用不同病变的乳腺组织对光的漫反射程度的不同,通过得到双乳全局血管微循环特征参数的定量分布来诊断组织病理属性(正常/良性/恶性)以及分布范围,探测深度可达6厘米以上,扫描过程安全快速,结果直接客观,是一种经济高效的诊断乳腺病变的无创方法。


应用范围


本系统可用于例行的乳腺检查、乳腺癌筛查,提供定量的生理信息可帮助医生对患者进行早期的乳腺癌诊断,准确区分正常组织与良性、恶性肿瘤。由于该系统便携程度高,不仅适用于医院、体检中心筛查,也适用于流动医疗工作站。另外,系统技术也可扩展到脑血管相关研究,如中风监控、脑活动跟踪等。


技术优势


系统技术先进性主要体现在:1)成本低廉成像质量高 - DOT领域的自主技术创新(美国专利8649010),克服传统DOT技术以及常用影像学手段无法兼顾成像质量和成本的局限;2)准确性高-由定量生理信息的检测来形成诊断依据,灵敏度,特异性均高于其他影像学方法,不存在读图差异;3)无创且无放射性-使用对人体无害的低能量近红外光,适用不同年龄段广大人群密集跟踪检查; 4)便携度高,对环境无特殊要求。


研究阶段


该技术前期已在新加坡国家肿瘤中心进行了临床验证,目前正在制造第二代样机,并与相关三甲医院达成人体实验合作意向,处于中试早期阶段。设备目标市场定位于体检机构、高端美容院、社区医院等。




四、皮肤共聚焦细胞三维成像


项目概述


皮肤共聚焦细胞三维成像系统是利用共聚焦成像原理,和近红外光对组织的散射极小的特性,开发的一种能够用于皮肤临床的无创实时在体成像系统。它可以直接观察皮肤组织的亚细胞结构,用于临床诊断和医学美容疗效评估。


技术优势


我们发展的皮肤共聚焦三维成像系统能够达到原位活检的效果。由于它利用光学成像进行图像化诊断,因此不需要进行组织取样,对患者无辐射、无损伤。得益于高速扫描和实时同步技术,共聚焦成像模式能实时获取图像,避免了病理学检测需要耗费的等待时间。因此,这一技术有望成为医学影像学的一个革新技术。


本项目处于国内高技术前沿,原创性特征明显,对提升中国关键的高端医疗仪器技术研发水平和创新能力具有重要推动作用。此技术的创新性在于:通过光机电一体化技术,实现了扫描成像与点探测的同步;利用计算机技术进行三维图像重构;利用高速的共聚焦成像实现组织的三维成像,实现无损、在体、原位的诊断和评估。本项目属于光机电一体化仪器项目,实施后对环境的没有任何污染影响。


研究阶段


经过六年的技术攻关,课题组已经建立了皮肤实时共聚焦成像系统样机一套,目前指标和功能均优于国际同类产品。


五、ADMA化学发光法检测试剂盒开发


项目概述


不对称二甲基精氨酸(ADMA)已被公认为是心血管疾病的新型生物标志物,本试剂盒利用代谢酶偶联化学发光法实现对心血管疾病患者样本的大流量检测,有望使ADMA成为临床上常规检测项目。


根据产生的光学信号对样品中ADMA进行定量



应用范围


本试剂盒可针对靶向非对称二甲基精氨酸水解酶进行心血管疾病药物筛选;推动进行ADMA与疾病的相关性研究,有助于解析ADMA的代谢功能等。


图2血液ADMA含量与疾病的关系

技术优势


此试剂盒灵敏度高、耗时短、无需额外处理、成本低廉,更重要的是能实现ADMA的高通量检测。


ELISA

化学发光法

检测下限(uM)

0.04

0.02

检测范围(uM)

0.1-4

0.04-40

耗时(min)

200-300

20

稀释倍数

10

20

样品量(ul)

10

10

预处理

不需要

不需要

CV

<10%

<5%

回收率

90-104%

95%-105%

保存

2-8

-20(目前)


本方法与国外ELISA检测ADMA方法的比较


研究阶段


I代产品的中试已经完成,现正从产品的稳定性和中试工艺的可重复性上进一步的优化。内部临床正在进行中。


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