一周解一惑系列：X射线智能检测设备应用梳理

本周关注：精测电子、欧科亿、日联科技 X射线智能检测设备可广泛的应用于医疗健康、工业无损检测和安防等领域。X射线智能检测设备是利用X射线对物体的穿透、差别吸收、感光及荧光作用，将物体各部分的密度分布信息投射到X射线采集和成像装置上，形成相应的影像，从而观察物体内部构造和情况。X射线智能检测设备的构造包括X射线发生装置、X射线探测装置和机架等。X射线智能检测系统可广泛的应用于医疗健康、工业无损检测和安防等领域。在医疗领域，数字化X射线影像系统根据应用场景的不同可分为普放数字化X射线影像系统、乳腺系统、诊断影像系统（包括C型臂、DSA、DRF、口腔CBCT等）、放疗设备、宠物医疗诊断等；在工业无损检测领域，X射线智能检测设备主要应用于集成电路及电子制造、新能源电池、铸件焊件及材料检测、公共安全等领域。 医疗领域是X射线探测器最主要应用领域，预计2024年市场规模将达到24.5亿美元。根据观研报告网发布的《2021年中国X线探测器市场前景研究报告-产业竞争格局与未来前景研究》显示，随着数字化X摄影技术的进步，其成像质量不断提高、成像速度不断加快、辐射剂量不断降低，所以以探测器为核心部件的X线机广泛应用于医疗和工业各个领域。2018年，全球数字化X线探测器行业市场规模约为17.3亿美元，其中医疗用产品市场份额约占74%，观研报告网预计2024年市场规模将达到24.5亿美元。在细分市场方面，2018年，全球动态医用数字化X线探测器市场规模为4.5亿美元、静态8.4亿美元，静态中DR为7.2亿美元、FFDM1.2亿美元；预计到2024年，全球动态医用数字化X线探测器6.3亿美元、静态10.4亿美元，静态中DR为9.1亿美元、FFDM估计为1.3亿美元。 工业领域：X射线检测设备应用广泛，具备较大市场空间。根据沙利文咨询的统计和预测，除医疗健康外，2021年我国X射线检测设备的市场规模约为119亿元，受到下游集成电路及电子制造、新能源电池等行业需求的快速增长影响，X射线检测设备预计2022-2026年将维持高速增长的趋势，预计到2026年，我国X射线检测设备除医疗健康领域外的其他主要应用领域的市场规模为241.4亿元，未来五年的复合增长率约为15.2%。集成电路及电子制造领域：我国集成电路产业年销售额从2010年1,440.2亿元增长至2020年8,848.0亿元，年均复合增长率达到19.9%。中国市场PCB产值持续稳定增长，从2010年的201.7亿美元增长至2020年的351.0亿美元，年均复合增长率为5.7%，高于全球市场平均增速；新能源汽车动力电池检测：预计2022年到2026年，动力电池装机量年复合增长率为34.93%，在2026年达到762GWh；铸件、焊件及材料检测：汽车工业系X射线检测设备在铸件、焊件及材料检测最大的应用领域，我国新能源汽车销量快速增长，2021年我国新能源汽车销量达到352.1万辆，同比增长157.57%，新能源汽车市场渗透率提升至13.4%。安防检测领域：平板探测器应用市场前景广阔，根据Yole统计，2018年全球平板探测器应用于安防检查领域的市场份额约13%，预计至2024年市场份额将扩大至约17%。 投资建议：建议关注X射线智能检测行业相关企业，奕瑞科技、日联科技、矩子科技。 风险提示：X射线检测应用不及预期、技术迭代风险。 1X射线智能检测设备 2023年2月23日，工业和信息化部等七部门发布了《智能检测装备产业发展行动计划(2023—2025年)》，把智能检测装备定义为“智能制造的核心装备”，上升到“提升产业链供应链韧性和安全水平，支撑制造强国、质量强国和数字中国建设”的高度。 1.1X射线智能检测设备的工作原理 X射线（又称伦琴射线、X-Ray）是1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现的一种射线，系高速运动的电子在与物质相互作用中产生的。在X射线管中，从阴极发射的电子，经阴极、阳极间的电场加速后，轰击X射线阳极靶，将其动能传递给靶上的原子，其中约有1%左右的能量转化为X射线，并从X射线照射窗中射出。X射线源阴极发射的电子被聚焦到靶上的一个点，称之为焦点，焦点的尺寸越小，则检测精度越高。 X射线智能检测设备是利用X射线对物体的穿透、差别吸收、感光及荧光作用，将物体各部分的密度分布信息投射到X射线采集和成像装置上，形成相应的影像，从而观察物体内部构造和情况。X射线智能检测设备的构造包括X射线发生装置、X射线探测装置和机架等。其中，X射线探测装置承担X射线的检测、记录和成像功能，是影响设备成像质量和工作效率的核心部件之一。 图1：X射线成像原理示意图 图2：X射线真空管结构示意图 X射线检测作为工业影像检测的重要方法之一被广泛应用，其核心部件X射线发射源的焦点尺寸决定了检测精度，即焦点尺寸越小，检测精度越高。在集成电路、电子制造、新能源电池等精密制造领域，为满足高精度检测要求，须配置微米级、纳米级焦点尺寸X射线源，即微焦点X射线源。微焦点X射线源又分为开管微焦点X射线源和闭管微焦点X射线源。 表1：封闭式和开放式微焦点射线源差异 封闭式和开管式之间最本质的区别的他们的物理结构，开管式在使用过程中需要对连续打开的X射线管进行抽真空，而封闭式在使用之前已经进行了真空密封。开管相较于闭管具有以下优势：第一，开管相较于闭管更容易达到更小的焦点，X射线分析系统的放大比更大，几何不清晰度对实际图像的质量影响更小；第二，开管的辐射角可以接近180°，使得载物台可以倾斜移动。基于上述因素，虽然开管的寿命更短，成本更高，但是当今市场上微焦点射线机提供商和工业 Ct 集成商仍推崇开管。 图3：X射线工业检测原理 1.2X射线智能检测设备可广泛的用于医疗与工业领域 X射线智能检测系统可广泛的应用于医疗健康、工业无损检测和安防等领域。 在医疗领域，数字化X射线影像系统根据应用场景的不同可分为普放数字化X射线影像系统、乳腺系统、诊断影像系统（包括C型臂、DSA、DRF、口腔CBCT等）、放疗设备、宠物医疗诊断等；在工业无损检测领域，X射线智能检测设备主要应用于集成电路及电子制造、新能源电池、铸件焊件及材料检测、公共安全及其他（如食品安全等）等领域。目前，数字化X射线影像系统的应用仍以医疗领域为主，根据Yole统计，2018年全球数字化X射线影像系统在医疗领域的应用占比达到76%。 图4：X射线智能检测设备的应用 2医疗领域 医疗领域是X线探测器最主要的应用领域。根据观研报告网发布的《2021年中国X线探测器市场前景研究报告-产业竞争格局与未来前景研究》显示。随着数字化X摄影技术的进步，其成像质量不断提高、成像速度不断加快、辐射剂量不断降低，所以以探测器为核心部件的X线机广泛应用于医疗和工业各个领域。2018年，全球数字化X线探测器行业市场规模约为17.3亿美元，其中医疗用产品市场份额约占74%，预计2024年市场规模将达到24.5亿美元。在细分市场方面，2018年，全球动态医用数字化X线探测器市场规模为4.5亿美元、静态8.4亿美元，静态中DR为7.2亿美元、FFDM1.2亿美元；预计到2024年，全球动态医用数字化X线探测器6.3亿美元、静态10.4亿美元，静态中DR为9.1亿美元、FFDM估计为1.3亿美元。 图5：2018-2024年全球医用数字化X线探测器行业细分市场规模预测情况(亿美元) 2.1普放 DR是目前全球主流的X线摄影设备，其将穿过人体后衰减的X线光子信号通过数字化X线探测器转换为数字化图像，具有图像质量高、曝光剂量小、工作效率高、可生成动态图像等优点，目前广泛应用于医院的内科、外科、骨科、体检科等科室。2018年，用于DR的数字化X线探测器市场规模约为7.2亿美元，观研报告网显示，预计至2024年将达到9.1亿美元。随着科技的进步，X线摄影设备经历了胶片机、CR、CCD-DR到平板DR的发展历程。 图6：X线摄影设备的发展历程 欧美发达国家和地区的卫生投入较高、医学影像设备起步早，DR在医疗机构应用相对成熟，市场需求主要体现在胶片机、CR、CCD-DR等老旧X线设备的淘汰和升级，以及存量DR设备的换修市场。2017年，美国市场仍然有大量CR在服役，美国政府开始力推补偿缩减计划，逐步降低非数字化X射线诊断的美国医保报销额度，促进市场向DR系统的最终转换。该计划将带动数字化X线探测器在美国市场的需求持续增长。观研报告网显示，从全球市场的维度，2020年全球XR设备市场规模约120.8亿美元。未来得益于设备的移动化趋势、全球老龄化进程的加速、骨科疾病和癌症的发病率变化等因素，2030年XR预计市场规模将达到202.7亿美元，年复合增长率为5.3%。 国内DR系统拥有巨大的下沉空间。根据卫计委发布的《医疗机构基本标准（试行）》的通知，我国医院和乡镇卫生院基本设备均需配置X光机（包含传统胶片机、CR、CCD-DR和DR），我国与发达国家的DR配置差距，形成了巨大的采购需求。随着分级诊疗政策的推行，基层下沉市场空间得到释放，同时，新冠疫情也有力促进了移动DR等XR设备的发展。2020年，中国XR市场规模约123.8亿元，预计2030年市场规模将达到206.0亿元，年复合增长率达到5.2%。在XR设备市场结构中，DR设备市占率最高，为34.6%，大型C臂占比其次，为31.9%。 图7：2018-2026年全球XR设备市场规模及增速（亿美元） 图8：2018-2026年中国XR设备市场规模及增速（亿元） 图9：2020年中国XR设备市场结构 图10：2015-2019年中国DR销量（台） 在中国DR产品市场，以通用医疗、飞利浦、西门子、日本岛津为代表的进口厂商占据了主要高端市场，国内生产厂商主要占据中低端市场。从品牌数量上看，国内DR品牌商的数量远远多于国际品牌，目前市场上有60多家国内DR品牌，且数量不断增加，主要分布在珠三角、长三角、京津冀等发达地区。DR设备市场国产品牌主要有万东、安健、迈瑞、普爱、联影、蓝影等。经过十余年的发展，国产医疗器械取得了长足的进步，实现了大规模的国产替代。在60%多个医疗器械产品种类中，国产化率达到了70%。以DR为代表的一批医疗器械产品国产化率接近80%，处于高度国产化的状态。 图11：2021年DR市场各企业销量占比 2.2齿科 随着人们口腔健康意识的提升，我国的口腔专业医院的数量也在不断在增加，据《中国卫生健康统计年鉴》，我国口腔专业医院的数量已经从2015年的501家增至2021年的1034家，年均复合增长率为12.84%；我国口腔医院诊疗人次从2013年的不足2500万人次增至2021年的4677万人次，年均复合增长率为8.62%。 图12：2015-2021年中国口腔医院数量（家） 图13：2013-2021年口腔医院诊疗人次数（千万人次） 口腔X射线设备主要包括口腔X射线全景牙片机、口腔颌面全景X射线机、口腔X射线数字化体层摄影设备、口腔颌面锥形束计算机体层摄影设备（CBCT）、C臂系统等，其中CBCT是目前口腔检查领域最重要、最高端的设备，可形成任意方向、层面的三维立体影像图，成像效果远优于传统设备，且具有辐射剂量低、曝光时间短、占地面积小、使用便捷等优点。目前，CBCT已成为了牙槽骨外科手术、牙体牙髓病科治疗、牙种植修复、牙周病的诊断与治疗、口腔肿瘤的诊断以及正畸治疗等口腔疾病领域的必备设备。 表2：CBCT相较于传统 Ct 的优点 图14：CBCT在种植科的应用 牙齿种植及正畸正颌是CBCT应用最大的两个领域，分别占CBCT临床学科应用比例的40%及30%。随着我国人口老龄化趋势加快、种植牙需求急速上升、消费升级催生口腔正畸以及口腔诊所的急速扩张，CBCT渗透率持续提升。 图15：2021年CBCT临床应用占比 图16：2011-2019年我国种植牙数量（万颗） 图17：我国正畸市场规模及人数 据QY Research统计，2020年中国口腔CBCT市