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文 | 钛资本研究院

医学影像设备在临床各科室应用广泛，是构成辅助临床诊疗的重要手段。近年来，随着“健康中国”国家战略的推进、人民健康意识的逐步提升以及治疗手段的快速发展，中国医疗大健康市场需求正在日益增长，运动医学正处于全面发展的黄金时期。

关于运动医学影像设备的发展趋势？有哪些投资机会？近期钛资本邀请到涛影医疗公司共同创始人蔡宗远进行分享，主题是：运动医学影像设备的发展趋势与技术方向。蔡宗远博士是台湾大学和伦敦帝国理工学院联合培养医学工程博士，曾在哈佛医学院/麻省总院从事博士后研究工作，并担任讲师。目前，蔡博士是上海交大生物医学工程学院长聘副教授、博导，并在上海第九人民医院任研究员，是上海市“浦江人才”、“白玉兰人才”(原上海千人)，入选2022年上海市青年创新创业50人论坛。蔡博士深耕医学影像与骨骼生物力学领域，专攻骨科诊疗痛点问题，累计发表118篇SCI论文，其中57篇第一或通讯作者，47篇JCR一区优秀期刊，包含工程顶刊Engineering，骨科顶刊American Journal of Sports Medicine，谷歌学术总被引次数2256次。涛影医疗开发出全世界第一套实时骨骼扫瞄系统，并已成功在上海市第六人民医院国家骨科医学中心完成装机。本次分享主持人是债权|夹层金融组董事总经理钛资本王闵威，他在证交所、证监会、券商、投行及基金等（大陆、台湾、香港）资本市场拥有丰富人脉，他拥有16年金融产品研发、架构设计与业务执行经验，并拥有超过4年的资本市场股权融资与架构设计的实战经验，对各类金融产品的操作及架构设计有丰富经验与心得。 以下为分享实录：

运动医学影像设备的概述

什么是运动医学影像设备？它是可以用来检测和记录人体运动状态的各种设备，包括X射线、磁共振、超声等，这些设备可以提供有关人体运动状态的信息，涵盖肌肉状态、关节运动以及骨骼结构等方面的信息。这些信息既包含结构信息又包含功能信息，目前，临床上能够产生功能信息的影像学产品非常有限。运动医学影像设备的应用领域广泛，包括运动医学、康复和运动训练等，可帮助医生了解运动系统的损伤程度、肌肉的通能状态以及关节的活动范围，同时用于评估运动训练的效果以及康复治疗的指导和进展。

其重要性在于，它可以通过非侵入式的检查方法，避免患者在检查过程中受到额外的伤害和痛苦。医生可以通过准确的影像信息做出精准的诊断和治疗计划。此外，运动医学影像系统还能实时监测人体的运动状态，为运动训练和康复提供客观的医学依据。

运动医学影像设备的发展历程

1、早期运动医学影像设备的发展

早期的运动医学影像设备主要基于X射线和超声波等技术原理，通过对人体的扫描和成像来观察运动系统相关的结构和功能，但在对运动过程中的功能评估方面存在一定局限性。随着医学的进展，逐渐强调功能至上，对功能的恢复和重建提出更高要求。早期设备存在分辨率低、成像速度慢的问题，导致患者在检查时无法活动，影响检查效果。例如，早期的Open MI系统需要受试者或患者在其环境下进行100到200次反复的动作，通过这些信号叠加平均化，但结果的精度较低。早期设备成本高，限制了临床实践的普及和应用范围。

2、现代运动医学影像设备的发展

随着现代设备的巨大突破，可以记录运动过程中微小结构和细节变化，而成本的下降将促使医学影像设备在临床实践中的普及增加。我们可以用现代设备对骨骼、肌肉、关节等各个部位进行运动医学研究和诊断，甚至包括脑部，了解脑部的信号传递与骨关节的运动之间的关联。现代设备使结构和功能能够进行客观的定量分析和评估。此外，现代影像设备还能够与其他生物信息学领域进行融合，形成数据的融合，为运动医学提供更全面的解决方案。

运动医学影像设备的技术方向

1、高清晰度图像采集技术

首先，是高分辨率影像采集传感器的研发。例如国内的亿瑞光电在研发方面投入较大，致力于提高图像的清晰度、细节表现能力，抑制噪声，并在不同场景下采集动态图像。有很多新产品和突破，但整合到系统中需要更多创新和研发。其次，是图像的噪声抑制和增强技术。图像增强算法能够提高对比度，改善图像的可视性和诊断效果。而人工智能算法则可以实现自动的噪声抑制和图像增强，提高处理效率和准确性。

最后，是图像的压缩和传输技术的改进。我们现在进行的双平面全长图像可能需要数十兆字节。由于图像大小的增加可能影响存储和传输，因此需要优化图像传输协议和网络传输速度，提高图像传输的速度和稳定性。这有助于更好地利用云计算，并通过各种云传输方案实现远程图像获取和及时分享，也是未来的一个方向。

2、运动捕捉与跟踪技术

通过运动估算方法，我们可以分析图像中的运动轨迹和速度，并提取动作特征，以评估运动员的技术水平和运动能力。在这方面，可以使用机器学习方式来自动识别和分类运动模式，包括各种姿态估计和跟踪算法，实现物体姿态的实时监测和分析，同时建立运动物体姿态的模型等方法。

最后是运动数据的实时采集和处理。通过高速的数据采集系统，我们能够实现数据的及时采集和传输，同时对这些影像数据进行滤波、降噪和特征提取，实现数据的可视化。这样医生或教练才能提供准确的运动评估和建议。

3、人工智能在运动医学影像设备中的应用

人工智能在医学领域的应用是不可避免的，并将在近期对我们的医学领域产生巨大的冲击和影响。人工智能在影像识别和自动化方面也有显著的应用，以前医生需要花费大量时间来查看肺结节的X光片，现在人工智能可以帮助处理，医生只需简要浏览即可签字，实现快速自动生成报告和结构化数据提取。同时，人工智能还可用于数据挖掘，探讨运动医学影像数据与运动能力、健康状况等指标的关联性，为诊断和康复提供更多科学依据。

4、虚拟现实与增强现实技术的融合

影像技术还将与扩增现实、虚拟现实和增强现实技术融合。通过虚拟现实技术，可以模拟不同的运动场景和过程，用于医学教育和康复训练。结合数据驱动的仿真方法，可以提高虚拟重建和仿真的真实感和交互性。增强现实则为运动康复训练提供了强大的工具，实时监测患者的运动状态并实时指导，让患者在引导下更有效地完成康复训练。此外，通过虚拟现实环境增强患者的主动参与康复效果等。

另外，增强现实在手术导航中的应用也备受瞩目。虽然在临床上目前还未广泛应用，但随着算力和人工智能技术的爆发，相信不久的将来我们会在日常生活中见到增强现实在手术室中的应用。

运动医学影像设备的发展趋势

1、运动医学影像设备的市场需求与前景

根据一些市场调研公司的数据显示，未来几年每年能够保持10%以上的年均增长率，发展相当迅速。这也得益于我们现在医疗的进步，以及人们对健康和运动的重视也进一步增强。因此，运动医学影像技术的应用场景会变得更加广泛。

包括在运动损伤的早期发现、早期干预，甚至在预防和康复治疗以及健康管理领域都会有广泛的应用。这方面的技术也将逐步普及到家庭甚至社区，形成一种新的健康管理模式。因此，运动医学影像将朝着智能化和个性化的方向发展，以实现更加精准的诊断和治疗。

2、运动医学影像设备的发展挑战与解决方案

医学影像设备的发展挑战和突破的瓶颈在哪里呢？首先，在老一代的影像设备上，它们的分辨率和准确性仍有待提高，需要强化算法。其次，运动医学影像设备需要实现对人体运动的实时监测和跟踪，可以通过更多的传感器技术和人工智能的方法来实现。最后，运动医学影像设备需要更好地集成到医疗保健系统中，还需要加强医工的融合和交叉。在数据隐私方面，也对运动医学影像设备带来了一些安全性的挑战，包括如何满足法规的要求以及信息安全的管理体系等。因此，融合临床实践、运动医学影像技术的科研发展，需要不断优化推动技术的创新和发展，通过学科交叉，才有可能在临床上更好地进行实践。

运动医学影像设备的应用案例与实践

1、运动损伤诊断与康复监测

现在运动医学影像技术通过神经网络和机器学习已经能够提高运动医学影像诊断的效率。三维重建的技术可以构建更加真实的肌肉损伤模型。例如，运动医学影像与电生理技术的结合可以用于评估肌肉损伤的神经控制状态，为下一步的介入方式提供明确的指导。此外，在康复过程中，通过运动医学影像的监测，可以在疾病复原的不同阶段对康复介入的程度和手法进行评估，也可以根据患者具体的功能状态提出更精确的康复训练要求。这在康复检测评估中是非常重要的一个立足点。

2、运动训练与运动表现分析

对竞技体育来说，运动训练和运动表现的分析尤为重要。对于高难度、高强度、高技术要求的运动员，需要对他们的运动姿势、比赛场景和运动效果进行精确、全面的评估，以有效指导锻炼。这包括姿势是否有变化以及运动损伤的风险等。通过运动力学影像和生物力学技术的结合，可以更好地分析运动员的运动状态，提供全面的评估。

3、运动生理研究与运动健康管理

在运动生理研究方面，有很多相应的设备和研究，包括使用耗氧的监测装置、对肌肉的电生理、对心脏血流的观测等。这些研究可以揭示运动医学影像与代谢的关系，帮助判断运动员的技术水平和体能状况。通过这些精细的测量分析，可以为运动员提供更有效、更有针对性的运动策略，让他们用更小的努力取得更好的运动表现，从而提升效果。

运动医学影像设备的技术创新方向

回顾早期运动医学影像设备存在的一些问题。现在我们可以采用更高分辨率的传感器和摄像头，以提高图像的细节清晰度和准确性。此外，先进的图像处理算法也可以增强图像的分辨率、对比度和清晰度。当然，现在还流行一种被称为超分辨率重建的方法，可以提高图像的细节还原能力。

同时，运动力学图像的实时成像技术需要更快速的图像传输和处理技术，包括采用无损压缩方法，通过高速传输接口，如USB 3.0等提高传输速度。又利用GPU进行并行和分布式运算可以加速图像处理算法，而硬件加速如GPU和GPGPU的应用也能提高处理效率和实时性。

多模态成像技术可以整合的不仅仅是图像，还包括其他信息，如X射线、超声和磁共振等，通过组合这些信息，可以同时获取不同成像技术的图像。例如，X射线对不同组织的敏感度不同，将这些信息融合，我们就能够同时看到骨骼的关键信息和一些软组织的信息。

运动医学影像设备的应用拓展前景

未来，医学影像设备在运动损伤预防和康复方面有着广阔的应用前景。例如，刘翔因为拉伤而无法在赛场上发挥，或者姚明因疲劳性骨折而退役，这些都是过度训练或疲劳损伤导致的结果。通过定期对运动员进行影像检查，可以及时发现运动损伤的前兆，实施早期干预，避免疲劳性损伤的发生。影像设备可以对运动员的运动技术进行详细分析，为制定个性化的运动损伤预防方案提供指导。在结合一些生理参数的监测，包括心率、血压等方面的信息，可以更全面地了解运动员的生理状况。在NBA等一些顶级职业运动队中，已经开始广泛应用这些生理监测参数。当运动员在场上运动时，教练团可以实时分析这些参数，以了解运动对运动员身体的影响。在康复治疗方面，医学影像设备可以通过准确而实时的功能评估，了解康复的进展，并评估现有的康复方案是否最适合患者。这有助于在合适的时机动态调整康复治疗的介入方式，以获得最佳效果。

问答

Q1:运动医疗影像设备与传统医学影像设备相比，最大的差别大致在哪些方面？为什么会有专门的运动医学影像设备出现？

A:早年我们在进行临床医学外科治疗时，其发展方向一开始是解剖重建，即恢复损伤部位到原始状态。然而，随着医疗的发展，我们发现在医学上能够做的事情有限，有些损伤是无法完全恢复的。因此，更多的关注点是在解决疼痛的同时，如何更好地恢复功能。运动医学影像设备通过功能检测、记录人体运动状态，提供更多关于人体运动的信息。现在包括使用超声和磁共振在科研领域已有应用，如flash序列允许在磁共振图像中进行运动。但是，运动医学图像在临床上并非常见手段，更多还是应用在科研领域，例如锁定某个切面。这样的医学影像设备可以让医生观察运动中的端面图像。这些信息有助于医生有效地介入和恢复功能。因此，运动医学影像设备是一个相对新的概念，尽管在科研领域已经有了一些进展，但在临床实践中仍缺乏有效的工具，可以帮助医生更好地进行功能评估。

Q2:运动医学影像设备，主要解决的问题是不是关于三维成像和双平面成像，相对于原来的二维成像效果可能有很大的差别？

A:我们涛影医疗做的X线立体成像和双平面成像只是运动医学影像设备的一种，它不能涵盖所有类型的运动影像设备。实际上更多的设备是类似磁共振和超声，甚至有四维超声。

CT和MRI都可以做三维的检测，但现在的CT和MRI都需要病人躺在床上，无法反映真实的功能状态，甚至连承重都无法模拟。然而，通常我们用X射线观察的是关节间隙和关节接触点，想要了解关节在功能状态下的情况，躺着拍CT并不能准确代表这一状态。现在很多制造商已经开始关注这个问题。一些人甚至把CT机器竖立起来，使病人站着进行拍摄。然而，这样的方法代价较高，而且不能检测真实的运动状态。有了类似双平面立体摄影的设备，可以在立体射线的条件下让病人活动，我们才能真正量化关节功能紊乱，为医生提供客观的指标。我认为这不仅仅局限于X线立体摄影，在运动医学影像设备的发展方向上，更多的突破将集中在功能评估上，从过去的结构扫描逐渐发展到结构加功能的综合评估。

Q3:运动医学在运动员领域的应用相对较小。如果在医院的骨科中，是否存在教育市场的难题呢？

A:运动医学在运动员领域的应用确实相对较小。但是要考虑到运动员的身价有多高。当然，国内的职业运动发展肯定比不上美国。在加州有一家专门为NBA球员提供动作分析服务的实验室，他们进行动作捕捉，分析球员的竞技状态，包括步伐速度、跳跃高度和其他身体参数。然后根据这些分析结果，制定个性化训练模板，帮助球员提高表现。像波士顿这样的城市，拥有美国四大职业运动联盟的职业队，即便运动员的数量相对较少，也能够创造巨大的商机。

如果从更广泛的市场角度来看，运动医学影像不仅适用于运动员，还可以在老年科、康复科和骨科等领域发挥重要作用。对于影像设备而言，元器件的质量和设备的集成度也是重要的考量因素。

再谈教育市场的难度。目前国内所谓的三甲医院都是教学医院和中心级医院。他们除了进行临床工作，也致力于科研。对于立体摄影技术，可能有百分之八九十的专家都对这个概念非常清楚。问题在于缺乏能够在临床中应用的工具。

Q4:每家公司或创业者都有其特定的研发方向，受制于过去的经验、专业领域以及资源。您认为运动医学影像市场或者更广泛的运动医学相关市场还有哪些领域值得投资人或创业者关注？

A:我认为可能不应该将焦点完全放在运动医学上，因为运动医学已经成为骨科的一个亚专科，它更像是一个动作捕捉设备，可以在很多领域得到应用，比如，老年科、骨科甚至口腔科。甚至手术导航和机器人都需要配套的动作捕捉设备。如果它与康复、运动损伤预防、建立人群的骨关节健康档案有关，我们就不仅仅局限在病人身上，而是可以在亚健康人群、健康人群和老龄人口中都找到应用。所有这些人都需要通过影像设备进行检查，以防患未然。这时市场规模就更大了，甚至可以在一些健康检查中心进行推广。

Q5:从这个角度来看，影像捕捉这个方向还有哪些待发展或者有待开发的设备，您能否给大家一些建议？

A:比如说现在使用最广泛的是红外线摄影机，主要用于骨科手术中，通过这个设备在骨钉的末端能够看到骨钉与骨头、手术器械的相对位置。然而，将这个技术应用在皮肤基于体表的反光标记时，由于软组织运动误差等因素，其效果就没有那么好。也有人使用超声或者可见光的方式进行动作捕捉。现在最通用的是红外线，而相对侵入性高一些的是需要剂量的X光。我认为红外线和X光还有超声波都有未来更大的发展空间。

Q6:请问一下，在功能性监测实现之后，现在有应用场景的开发商，他们的解决方案是否能更轻松、更迅速、更经济地制定？

A:大家应该清楚医疗资源是否得到了合理的分配，这包括无效治疗和过度治疗，这属于资源错配。资源错配会导致国家大量资源的浪费，对病人来说，会延误治疗的时间，甚至可能需要更高的医疗投入。以一个单一病种为例。在青少年脊柱侧弯方面，准确的功能评估可以在早期筛查和疾病趋势预测方面实现有效的检测手段，从而减少七成以上的手术率。即便是在一个单一的病种，比如青少年脊柱侧弯，通过早期发现可以减少数百亿的医疗投入。原本需要手术的，现在可能通过其他干预方式进行早期干预。实际上还有许多其他病种，无论是在骨科、大骨科外科，还是老年科退行性疾病方面，功能性监测都能够提供关键帮助。

钛资本研究院

近年来，在市场需求增长和国家政策利好的共同作用下，医学影像设备的研发和商业化受到鼓励，国内医学影像设备市场处于快速上升阶段。人工智能的快速发展也为现阶段医疗行业存在的痛点，提供了解决思路，给运动医学影像行业带来变革，为医院、医生、患者和其他行业参与者提供极具吸引力的价值主张。钛资本将继续关注医疗行业的发展前景，为投资者提供多元的行业信息。