此文章來源于微信公眾號：醫工研習社
一、因為球管涉及的原理多
X射線源，即球管，我們知道其是高速電子撞擊大原子而產生的軔致輻射，并利用其中的有效X射線來穿透人體。但，這種撞擊機理的持續探究、有效控制、高效利用一直在進行，涉及到大大小小幾十種基礎理論、原理定律，需要雄厚的理論功底。
也許你會大吃一驚，真有這么炫酷么？是的。感興趣的同志不妨閱讀清華大學剛出版的?現代診斷X射線源：技術、制造、可靠性?(Modern Diagnostic X-Ray Sources: Technology, Manufacturing, Reliability，作者Rolf Behling(羅爾夫·貝林)，飛利浦球管專家)，其詳細說明了涉及到的物理、光電、力學、熱力學、量子力學等理論不勝之數，公式及表格一列又一列。比如，軔致輻射機理、量子動力學、泡利原理、波爾理論。
國內球管企業若有志于攻克球管這個難關，就必須從基礎理論開始，要有窮究一切的勇氣，要有耐心去消化并吸收，坐得住板凳，耐得住寂寞，下決心搞定這多原理。
二、因為球管涉及的材料特殊
球管的所有組件，都是特殊的材料，沒有哪一件是普通組件。
比如燈絲，要能忍受2200-2500℃高溫，能高效發射電子，要能在高溫下保持必要的機械強度、能忍受40G的離心力、能忍受離子轟擊不壞，形狀最好小一點、壽命最好長一點、高溫下揮發最好小一點、離子吸附最好不影響電子發射，要滿足以上種種。普通鎢絲是做不到的，必須要特別設計，必須要添加特殊原料，必須要表面特別沉積特殊物質，總之一根小小的鎢絲就得用心設計，好生鍛造，絲毫不普通。
而陽極涉及的更多，比如靶面就有鎢、鉬、銠、錸，還需要焊接石墨層增加熱容量，不同條件下使用靶面材料也不一樣。陽極的軸承是球管的最難啃的骨頭，是球管里面的卡脖子工程。
比如，滾珠軸承表面潤滑需要鍍鉛或者銀，還需要這些鍍層在高溫高速下最大程度下減少揮發，但是不管如何，滾珠軸承是有限壽命的；液態軸承是未來趨勢，但是材料鎵、銦、錫就夠了嗎？不，還是需要再研發，需要找更好的液態金屬。
其他如管芯用的玻璃、管套用的固定保護及X線屏蔽金屬、X窗擋片、陶瓷管用的陶瓷都是特別材料，需要特別制造。
三、因為球管制造工藝復雜
上面重點提及的燈絲，需要牢固焊接在燈絲罩的柱子上，需要氬弧焊。金屬管芯主體與兩側的玻璃部分需要特別釬焊，液態軸承需要特別的激光刻錄上人字形的紋路，讓液態金屬在20微米的空間下、在紋路的指引下起到零摩擦的軸承作用。
管芯在組裝前需要長時間的排氣，先常溫排空氣，再讓管芯在準使用條件下陽極加溫到1200℃排除吸附氣體和離子，等待高溫穩定排氣幾十小時后再掐管，并保持一定真空度，理想真空是10-7帕斯卡。
此外，由于管芯在使用時真空會下降，陽極在組裝、排氣、掐管時都需要在特殊環境下、特別條件下按照特殊流程嚴格完成，馬虎一點就是殘次品。比如，管芯組件要防塵、防油污、保持絕對清潔，一個手指印就足以毀掉一個球管。
對于醫療行業來說，高精度和高穩定性就是門檻，哪怕相差一絲一毫都不行，畢竟差以毫厘謬以千里。
四、因為球管使用條件惡劣
通常球管的功率為20-100kW，以100kW為例球管，其有效功率僅為萬分之一，約10W，即僅百分之一的能量轉化為X射線、僅約百分之一的X射線能被有效探測到，100kW中的99.99%都變成了熱量。相當于球管是在自身產生巨大熱量的“熱爐”內工作，對球管的任何組件都百害而無一益的，所以戰勝高溫、排出熱量是球管的重點。
再者，球管陽極轉速一般在每分鐘3000-12000轉，高速旋轉的管組件一起還在機架內以每秒3-4圈旋轉，這意味著不僅陽子轉子自身的離心力很強大，還要承受約40倍重力加速度(0.25s/r時)，一點點瑕疵就會立即可以毀掉球管。
此外，中國國內X光設備都是滿負荷運行，病人一個接一個，機器得不到休整和喘息，外部工作環境也對機器很不友好，以上種種，導致球管使用壽命很短，某些醫院的CT一年甚至需要更換數只球管。
五、因為球管研發和制造難
球管是典型的卡脖子工程，要攻克這個難關，必須多學科并舉、多資金投入，長時間持續不斷投入，最好研、產、學、用一起。
研發需要特殊的材料、特殊的工藝、特殊的設備、特殊的人才，這些都特別耗錢。我們需要優待人才，這個是我國之前有所忽視的。以玻璃管芯球管為例，需要的可不是簡單的玻璃吹制工匠。
以上種種的核心其實就是人才，材料工藝更是缺發人才。沒有人才，一切都是浮云。
六、因為球管量產難
因為歷史及發展原因，各個時期、各個廠家、各種機型都研發有不同的球管，所以目前為止全球生產球管的就寥寥幾家，部分還只是給自己用，從來不外賣。以CT球管為例，能OEM的有當立、萬睿視、佳能等企業。
因為，一個品類從立項到成品的環節多、耗費資金大，重新設計部件，重新尋找原材料、重新加工、重新設計添加劑、重新設計工藝，重新開模、重新組建隊伍、重新市場布局（如果外賣的話）。再加上，球管不像手機或家電等消費類電子，產量畢竟有限，制造經驗和始終如一的工藝就顯得更加難得。
此外，由于球管型號多，導致單個型號數量非常有限，比如任何型號CT的球管年需求量也幾百、最多上千只，新加入企業即使成功量產了部分型號CT球管，其經濟效益也不會好，如果沒有強大且持續的資金支持，很容易陷入絕望。
七、因為市場監管難
現階段，球管被市場監督部門查封的情況時有發生多，盡管國家鼓勵解決卡脖子工程，但市場監管多、市場流程長，推廣新品很有難度，特別是國產大容量球管更是舉步維艱，加上不同監督者對法規條例的理解不一致，導致球管在市場端更加困難。
其實可以有解決方法，就是從有利于使用者、有利于節省國家醫保資金的角度，參考美國FDA，由醫院等使用部門決定是使用原廠球管還是兼容球管；并適當放開監管，逐步放開兼容性或者第三方小型、普通型的球管在醫療設備上的應用，比如低端CT球管、普通DSA用球管、普通DR球管、乳腺機X球管、牙科、骨密度用、中小C用組合球管的使用，鼓勵和引導球管的標準化，為球管松綁，才能更好解決球管這個卡脖子工程。
八、因為替代難
如今，國家大力提倡解決卡脖子工程，行業前景也吸引資本看好并下場參與，國內也涌現昆山醫源、無錫麥墨、科羅諾司、蘇州思柯拉特、廣東科納森、北京智束、珠海瑞能、北京電科睿視等球管生產商。
從研發到量產，X光管、小容量CT球管的替代球管都嚴格按照國際標準，產品材料、工藝基本均引進國際一流生產線，中低端成品基本可以替代原廠球管。
比如，昆山醫源表現比較突出的2150替代管也在100多個醫院運行，總體比較放心。比如智束、思柯拉特、科納森在很多醫院用于替代西門子422球管，總體表現也比較穩定。
不過，更難的是大容量CT球管和柵控DSA球管，其技術更難、價格更貴，生產成本更高，售后占用資金比例更大，目前在我國仍屬空白。以CT為例，我國CT總保有量約6萬臺，按照平均三年更換一只球管，每支球管平均50萬元計算，合計球管年銷售預計100億人民幣。
鼓勵強強聯合
戰略上，球管就是一個“燈泡”，我們要藐視；戰術上，球管的確是一個復雜點的X光燈泡，但我們要非常重視。
在球管廠商建立初期，從球管替代業務切入是很聰明也很務實的選擇，因為只需相對較少的投入便可切入這個賽道，可謂投資少、風險低、市場前景穩定。
但，只做替代球管沒有未來，球管制造商必須要打入OEM市場，不過這要承擔市場不確定性帶來的風險，沒有一定經驗和實力的球管廠商很難承擔這一切。
我們要鼓勵有實力的球管制造商勇于進入OEM市場，也鼓勵整機廠商和球管制造商深入合作、共同發展，這才是有效的、快速的、可持續的發展道路。。。
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