把大塊頭核磁共振儀搬上車

春節(jié)前后，一輛來自內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市的磁共振診療車常常出現(xiàn)在我國南方多地，為當(dāng)?shù)厝罕娺M(jìn)行免費(fèi)診療。白色、箱式、三橋、常規(guī)動力，這臺被命名為“馳影A30”的診療車從外表來看很是低調(diào)，但它是國內(nèi)首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的磁共振診療車。也預(yù)示著我國高端磁共振成像(MRI)技術(shù)將不再全部依賴進(jìn)口，不再受制于人。

一臺診療車，就是個移動小診所

“馳影A30磁共振診療車的核心技術(shù)還是在磁共振成像系統(tǒng)上，醫(yī)保門診一般不包括核磁共振，有了診療車，邊遠(yuǎn)山區(qū)的患者以后就有望免去跋山涉水之苦。”包頭市稀寶博為醫(yī)療系統(tǒng)有限公司(以下簡稱“稀寶博為”)總經(jīng)理銀建偉告訴科技日報記者。

“國內(nèi)移動式磁共振影像設(shè)備此前處于空白狀態(tài)，診療車的問世標(biāo)志著大型影像設(shè)備在移動醫(yī)療領(lǐng)域從概念走向應(yīng)用推廣。”首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院副院長、互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療診治技術(shù)國家工程實驗室主任吉訓(xùn)明教授表示。

記者登上診療車，一眼望去，集成型磁共振、氧氣瓶、冰箱、監(jiān)護(hù)、藥品柜、除顫、生化和彩超、無線心電圖機(jī)、急救供氧系統(tǒng)、富士膠片打印機(jī)、空氣加濕器等設(shè)備一應(yīng)俱全。該車以梅賽德斯奔馳Actros 2636E5為載體，使用了三明治大板方艙式箱體結(jié)構(gòu)和無扭矩自動平衡技術(shù)，并配備德國熊貓車載發(fā)電機(jī)為整套系統(tǒng)供能，車輛還搭載了扁鵲飛救遠(yuǎn)程系統(tǒng)和配套的遠(yuǎn)程多媒體會影系統(tǒng)，建立了遠(yuǎn)程急救監(jiān)護(hù)體系，可實現(xiàn)了對患者實時監(jiān)護(hù)和救護(hù)的遠(yuǎn)程醫(yī)療指導(dǎo)。車內(nèi)配有自動擔(dān)架升降平臺和自動上車擔(dān)架，無磁鏟式擔(dān)架是磁共振的配套擔(dān)架，無需替換就可掃描。

車內(nèi)還分為掃描間和急救間兩個部分。全車囊括超小型磁體、遠(yuǎn)程會診、互聯(lián)網(wǎng)傳輸、衛(wèi)星通訊等技術(shù)，涵蓋臨床醫(yī)學(xué)、影像學(xué)、物理學(xué)等多個學(xué)科及領(lǐng)域。診療車發(fā)電機(jī)組可在車輛運(yùn)行時實現(xiàn)時刻為整車設(shè)備供電。發(fā)電機(jī)升降系統(tǒng)可使發(fā)電機(jī)落地，在地震救災(zāi)和其他惡劣環(huán)境下長時間發(fā)電，還可通過遠(yuǎn)程控制面板自動補(bǔ)給燃料。

“整臺車就是一個移動的小診所，但其實我們看到的這些設(shè)備和技術(shù)，都是輔助性質(zhì)的，而這臺車之所以先進(jìn)，核心在于Vivi X330磁共振成像系統(tǒng)。”銀建偉表示。

但醫(yī)院的磁共振成像系統(tǒng)一般體積比較大，它又是如何搬上救護(hù)車的呢?“該套磁共振成像系統(tǒng)，采用了橢圓形磁體設(shè)計，大幅縮短了磁體的左右徑，增加了磁體的前后徑，這樣一來，在掃描有效范圍增加的同時，磁體整體的體積大幅縮小，得以實現(xiàn)將原本的大塊頭安裝到車輛上。”銀建偉說。

一套核心技術(shù)，更準(zhǔn)確掃描圖像

磁共振成像原理，簡而言之，就是將人體置于特殊的磁場中，用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量。在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號，并將吸收的能量釋放出來，被體外的機(jī)器收錄，經(jīng)電子計算機(jī)處理獲得圖像。

在高端磁共振醫(yī)療設(shè)備中，對較高場強(qiáng)的磁共振強(qiáng)度要求一般在1.5T—3.0T。由于人體各種組織結(jié)構(gòu)所含的氫質(zhì)子數(shù)量不同，把這些氫質(zhì)子放在均勻的強(qiáng)磁場中，它們就會在同一個方向上做自旋運(yùn)動，所以如果設(shè)備的磁場均勻性不好，自旋運(yùn)動難以保持同一方向，就會導(dǎo)致磁共振成像的變形、失真，直接影響疾病的診斷，導(dǎo)致誤診。鑒于這些難點，我國的高端設(shè)備一直以進(jìn)口為主。“安在診療車上的磁共振系統(tǒng)，采用了我們自主研發(fā)的高聚能磁體技術(shù)，在顯著減小體積和重量的情況下，仍有效保持了磁場強(qiáng)度和極高的均勻性，優(yōu)于同行業(yè)同場強(qiáng)磁共振5倍以上。”銀建偉說。

稀寶博為研發(fā)團(tuán)隊向記者介紹，MRI按成像主磁場形成方式可分為超導(dǎo)MRI和永磁MRI兩種。超導(dǎo)MRI磁場強(qiáng)度高、成像物理環(huán)境好，但其磁場維持需有產(chǎn)自美國的液態(tài)氦，價格昂貴，國內(nèi)醫(yī)院普及困難;永磁MRI的制造、使用成本低，但傳統(tǒng)永磁MRI磁場強(qiáng)度低，成像物理環(huán)境受渦流、剩磁破壞及磁場均勻性限制，系統(tǒng)成像質(zhì)量低于超導(dǎo)MRI系統(tǒng)。

針對永磁MRI存在的問題，該車應(yīng)用了稀寶博為獨(dú)有的動態(tài)平衡自動勻場技術(shù)和主動自屏蔽雙梯度技術(shù)，采用獨(dú)創(chuàng)的人形磁體設(shè)計，使得磁體與人體結(jié)構(gòu)更加匹配，在SI成像方向擁有更佳的掃描視野。“獨(dú)有的磁體設(shè)計能夠保持整個成像區(qū)域的磁場均勻性，從而實現(xiàn)了常規(guī)和大部分極端條件的臨床應(yīng)用，獲得精準(zhǔn)的掃描圖像。”銀建偉說。

一連串手段，解決剩磁、渦流難題

在磁共振設(shè)備的性能評估中，渦流與剩磁是兩個重要指標(biāo)。所謂剩磁，就是隨著所施加梯度場的變化而產(chǎn)生的動態(tài)磁場不均勻性，渦流則是施加梯度場后，隨著時間變化而產(chǎn)生的動態(tài)磁場不均勻性，對于高端核磁醫(yī)療成像設(shè)備來說，這二者會造成嚴(yán)重的圖像失真。變化的空間梯度磁場與磁體相互作用產(chǎn)生的梯度渦流和剩磁破壞了磁場的均勻性和梯度磁場的準(zhǔn)確性。渦流和剩磁過程對極板和磁性材料進(jìn)行了不均勻加熱，還會進(jìn)一步破壞成像磁場的均勻性。

團(tuán)隊利用獨(dú)創(chuàng)的動態(tài)平衡技術(shù)等一連串手段，解決了困擾MRI多年的渦流、剩磁難題。

首先在優(yōu)化磁場分布、提高磁材利用率方面，研發(fā)團(tuán)隊通過自身核心技術(shù)實現(xiàn)了在使用相同磁材的前提下提高磁場強(qiáng)度和均勻性，在相同磁場強(qiáng)度下減輕磁體重量約40%。

“再有就是我們的DBT動態(tài)平衡技術(shù)。其中，動態(tài)平衡自屏蔽梯度技術(shù)，確保磁體在空間多方向上的動態(tài)準(zhǔn)確性和磁體不受干擾;動態(tài)平衡主動勻場技術(shù)，則使磁體達(dá)到了高場超導(dǎo)磁體磁場的水準(zhǔn)。實現(xiàn)了這兩個目標(biāo)后，困擾傳統(tǒng)永磁磁共振的渦流、剩磁等先天缺陷就沒有了，成像物理環(huán)境和成像質(zhì)量達(dá)到了優(yōu)秀的成像水平。”銀建偉說。

緊接著，團(tuán)隊研發(fā)的水脂分離成像技術(shù)，則可快速、清晰顯示同一掃描層面的水像和脂像，縮短掃描時間，更加直觀和豐富地獲得病變部位的組織信息，以利于臨床診斷。

“最后，我們還針對產(chǎn)品使用了‘反向邏輯’理論設(shè)計，即把設(shè)備拆分開，每個設(shè)備各自優(yōu)化，然后再重新組合，顛覆傳統(tǒng)的按順序研發(fā)的模式。”銀建偉說，這種獨(dú)有的系統(tǒng)設(shè)計，重新定義了永磁磁共振系統(tǒng)，使各個子系統(tǒng)相互獨(dú)立并各自優(yōu)化，大幅提升了系統(tǒng)穩(wěn)定性、可維護(hù)性及系統(tǒng)升級能力。

“搭載于馳影A30診療車的Vivi X330產(chǎn)品集多項技術(shù)于一身，具有超小型、高集成、全身臨床應(yīng)用的優(yōu)勢。”稀寶博為市場部經(jīng)理張志勇為記者算了一筆賬，“一套進(jìn)口超導(dǎo)磁共振設(shè)備價格在1500萬元左右，而我們生產(chǎn)的永磁磁共振成像設(shè)備只有300—500萬元，而從性能和效果上看，我們的國產(chǎn)設(shè)備絲毫不遜色于進(jìn)口產(chǎn)品。”

關(guān)鍵詞： 核磁共振 大塊頭 搬上車