文/北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 李天潤
一、引言
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance， NMR）作為一種前沿的分析與成像技術(shù)，自20世紀(jì)中葉被發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用以來，已深刻變革了材料科學(xué)、化學(xué)分析、生命科學(xué)及臨床醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。其基本原理是利用原子核在強(qiáng)磁場中的磁矩能級分裂與射頻激勵(lì)，獲取物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)過程及空間分布信息。其中，磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging， MRI）作為NMR技術(shù)最廣為人知的應(yīng)用，已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)不可或缺的無創(chuàng)診斷工具。近年來，隨著超導(dǎo)磁體、快速成像序列、人工智能輔助診斷等技術(shù)的飛速發(fā)展，NMR/MRI技術(shù)正朝著更高場強(qiáng)、更快速度、更高智能化和更低成本的方向演進(jìn)。本文旨在概述NMR/MRI技術(shù)的研究現(xiàn)狀、核心應(yīng)用領(lǐng)域，并基于公開專利數(shù)據(jù)，對國內(nèi)外相關(guān)專利布局進(jìn)行初步分析，以揭示該領(lǐng)域的技術(shù)競爭態(tài)勢與發(fā)展趨勢。
二、核磁共振技術(shù)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用
NMR技術(shù)的核心依賴于強(qiáng)而穩(wěn)定的主磁場。根據(jù)磁場產(chǎn)生方式，常見的穩(wěn)態(tài)磁場NMR系統(tǒng)主要分為永磁型、常導(dǎo)型和超導(dǎo)型磁場。其中，超導(dǎo)NMR憑借其能夠產(chǎn)生極高場強(qiáng)（目前臨床主流為1.5 T和3.0 T（T指磁場強(qiáng)度Tesla），科研可達(dá)十?dāng)?shù)T乃至更高）和卓越磁場均勻性、穩(wěn)定性的優(yōu)勢，占據(jù)了中高端市場的主導(dǎo)地位。然而，超導(dǎo)NMR系統(tǒng)的制造、運(yùn)營和維護(hù)成本高昂，其核心部件——超導(dǎo)磁體需要液氦維持低溫環(huán)境，因?yàn)樵牧系南∪保可汉さ氖袌鰞r(jià)格是同樣體積液氮的市場價(jià)格的十幾倍甚至幾十倍。
當(dāng)前，NMR/MRI技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已從最初的物理化學(xué)分析，廣泛拓展至：醫(yī)療診斷：全身各部位疾病檢測，特別是神經(jīng)系統(tǒng)、 肌肉骨骼系統(tǒng)、腹部及心血管疾病；科研工具：用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)解析（NMR波譜儀）、生物大分子動(dòng)力學(xué)研究、新藥研發(fā)等；工業(yè)與材料：用于食品質(zhì)量控制、石油勘探、材料孔隙結(jié)構(gòu)分析等。
三、關(guān)于核磁共振的專利的初步分析
1.中文專利概況
筆者基于大為專利檢索系統(tǒng)，對權(quán)利要求中關(guān)鍵詞包含“磁共振”的中文發(fā)明專利在常用庫-中國中進(jìn)行了檢索。截至當(dāng)前，相關(guān)發(fā)明專利申請共計(jì)超過11.6萬件。其國際專利分類號（IPC）主要集中于：
- A61B5/055（使用核磁共振的醫(yī)學(xué)診斷設(shè)備）
- G01R33/48（NMR，MRI的處理或分析信號或數(shù)據(jù)）
- G01R33/54（NMR，MRI系統(tǒng)的信號處理，如射頻線圈的調(diào)諧、耦合）
- G01R33/565（NMR，MRI的圖像增強(qiáng)或校正）
- G01R33/34（用于NMR，MRI的線圈裝置）
- G01R33/381（用于NMR，MRI的磁體裝置）
主要申請人集中在西門子、通用電氣（GE）、飛利浦、東芝醫(yī)療、日立、三星、佳能醫(yī)療、上海聯(lián)影醫(yī)療、中國科學(xué)院下屬多個(gè)研究所（如深圳先進(jìn)技術(shù)研究院）、清華大學(xué)、浙江大學(xué)等。值得注意的是，以上海聯(lián)影醫(yī)療為代表的國內(nèi)醫(yī)療設(shè)備企業(yè)已展現(xiàn)出強(qiáng)大的專利積累和創(chuàng)新能力，在國內(nèi)專利申請總量和活躍度上位居前列，改變了過往由跨國巨頭絕對主導(dǎo)的局面。
2.全球?qū)＠艣r
筆者進(jìn)一步在常用庫-全球中，對關(guān)鍵詞包含“magnetic resonance imaging”或“MRI”等的英文發(fā)明專利進(jìn)行檢索，相關(guān)申請量超過16.8萬件。全球范圍內(nèi)的主要申請人高度集中于幾家跨國醫(yī)療科技巨頭：西門子（Siemens）、通用電氣（GE）、飛利浦（Philips）、佳能醫(yī)療（Canon Medical Systems， 原東芝醫(yī)療）。此外，日立（Hitachi）、三星（Samsung） 等也在列。
從專利布局地域看，美國、中國、日本、歐洲是主要的專利受理區(qū)和市場。與先前分析的超導(dǎo)領(lǐng)域不同，在NMR/MRI這一高度集成化的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，企業(yè)（尤其是整機(jī)設(shè)備廠商）是絕對的創(chuàng)新和專利布局主體。這些巨頭的專利覆蓋了從核心磁體、梯度線圈、射頻系統(tǒng)、成像序列、圖像處理到輔助設(shè)備、工作流程優(yōu)化的全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，構(gòu)建了深厚的專利壁壘。
3.對比分析與初步結(jié)論
結(jié)合初步國內(nèi)外專利分析，可以得出以下初步結(jié)論：
產(chǎn)業(yè)成熟度高，巨頭壟斷明顯：全球NMR/MRI市場與技術(shù)已被少數(shù)幾家跨國公司長期主導(dǎo)，其通過持續(xù)的研發(fā)投入和系統(tǒng)性的全球?qū)＠季郑瑯?gòu)筑了極高的市場準(zhǔn)入壁壘。
中國力量崛起，但核心環(huán)節(jié)待突破：以聯(lián)影醫(yī)療等為代表的中國企業(yè)，在系統(tǒng)集成、圖像算法、臨床應(yīng)用創(chuàng)新等方面取得了長足進(jìn)步，并在國內(nèi)乃至全球?qū)＠暾埳媳憩F(xiàn)活躍，實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”到“并跑”甚至局部“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變。然而，在超高場超導(dǎo)磁體、高密度射頻線圈、高性能梯度放大器等最核心的硬件部件與底層技術(shù)方面，專利布局仍相對薄弱，關(guān)鍵技術(shù)較大程度上依賴進(jìn)口或國際合作。
專利布局重點(diǎn)向軟件與智能化轉(zhuǎn)移：隨著硬件技術(shù)趨于成熟，近年來專利申請熱點(diǎn)明顯向成像序列優(yōu)化、圖像重建算法（如深度學(xué)習(xí)）、人工智能輔助診斷、 workflow自動(dòng)化等軟件與智能化方向傾斜。這為在傳統(tǒng)硬件領(lǐng)域不占優(yōu)勢的創(chuàng)新者提供了新的競爭賽道。
四、結(jié)語
綜上所述，核磁共振技術(shù)作為一項(xiàng)多學(xué)科交叉的尖端技術(shù)，其發(fā)展與超導(dǎo)材料、電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等進(jìn)步息息相關(guān)。當(dāng)前，該技術(shù)已進(jìn)入一個(gè)以系統(tǒng)優(yōu)化、快速智能化為特征的新發(fā)展階段。從專利視角看，全球格局呈現(xiàn)出“應(yīng)用市場強(qiáng)競爭、核心技術(shù)高壁壘”的特點(diǎn)。我國已在整機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用創(chuàng)新層面展現(xiàn)出強(qiáng)勁的競爭力，但要在產(chǎn)業(yè)鏈頂端與國際巨頭全面抗衡，仍需在核心部件自主化、基礎(chǔ)專利布局方面持續(xù)投入。建議國內(nèi)相關(guān)企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)在鞏固現(xiàn)有優(yōu)勢的同時(shí)，加強(qiáng)對關(guān)鍵核心部件技術(shù)的攻關(guān)與專利保護(hù)，并積極把握智能化、便攜化等新興技術(shù)趨勢進(jìn)行前瞻布局，以在全球競爭中贏得更大主動(dòng)權(quán)。