磁共振成像(MRI) 设备及其关键技术

         一、MRI成像的特点和优势
         目前已经在临床广泛使用的医学成像设备根据成像时使用的物质渡源的不同可以 分为X射线成像（含平而、断层和立体成像）、核磁共振成像（含二维和三维成像， 以及永磁和超导MRI设备）、发射型伽马射线分子核医学成像（平面、断层和正电子 发射成像，以及四维动态成像）和超声成像（二维、三维和凹维动态成像）U大成像 模态，以及这些成像模态的组合，已经形成了几百种医学影像设备，是日前医 学成像的市场的主流产品，这些设备都已经在中围和世界各国的医院内广泛使用，成 为医院装备的主要组成部分。
         这类医疗装备已经成为我国人口和健康领域医疗装备中 的核心部分，因此无论我们在这个领域内的水平如何，和世界的差距有多大，我们仍 然需要发展这些技术。更何况，成像技术既可以用于医学诊断和治疗，又可以用于工业、农业和军事，在技术上有引领性，在多个领域与行业有广泛用途。世界上人口多的大国中国，不可能投有这方面技术，让医院这些装备都依赖于进口。 
         医学成像设备有很多种分类方法，其中按照成像的物质波分类，是比较简单和科学的分类方法。上面提到的X射线，γ射线，核磁共振荆频渡和超声波四类物质渡构成了 目前医学成像的四大成像模态。只有和人体相互作用之后携带了物体信息的信息源才能 用于人体成像，不同模态和构成物体的物质之间的相互作用所能采集的物体信息是根据 相互作用机制确定的。用于成像的这四种物质波，和物体相互作用过程有各自的特点， 获得的人体信息具有互补性，因此四大模态都有自己的发展空问。用于人体成像的物质波的选择需要考虑物质渡源波长大小与人体物质尺寸之间具有可比性，因为只有这样， 相互作用的几率才比较大。
         人体尺寸是一个广泛的概念，覆盖了从米到亚纳米大约l09数量级的范围，所以，能够用于人体成像的物质波源的波长也十分广泛。 MRI设备继X射线成像设备和超声成像设备之后，在数量上居四大成像模态的第 三位，在成像没备中属于价格较贵、构成较复杂的一类产品，在现有的四大成像模态 中可以与之比较的只有正电子发射断层成像仪( PET)。
 

         二、MRI成像的用途

         目前MRI的应用不限于医学，还可以用于工业、农业和科学研究。在医学应用方 面，不仅用于诊断，还用于治疗过程的可视化、危急病人的监护，以及手术导航等。 这方面的产品，目前已有介入治疗MRI、监护 MRI、手术导航MRI等，超声治疗中的温度测量MRI也已研发成功。德国西门子正在考虑把MRI用于体检，可在20多分钟 内完成全身扫描。由于MRI设备技术复杂、成本高、培训难度大、对用户使用要求高，目前的推广应用受到一定限制，有待在发展中进一步解决这些问题。 日前MRI技术与产品仍然在“突飞猛进”地发展。超导超高场的MRI设备不仅可 以对脑和神经系统等软组织进行高分辨率的结构成像，其牢问分辨率有町能和X-CT成像的空间分辨率比较，对神经和软组织的对比度好于X-CT图像。MRI在临床上已 经为生理参数成像和脑认知功能成像的科学研究提供了强有力的技术手段。
         如果把H前描述人体的科学分为解剖学、牛理学和心耻学，在目前所有成像模态中，MRI是能够全部获得这些信息的高水平综合成像工具。 在科学研究方面，MRI还可以为基础医学、脑科学、分子生物学等前沿学科的基 础研究提供重要手段。 在工业和农业应用方面，可以用于石油测井、良种选择、植物和动物生长过 翟的检测等。
 

         三、我国医用MRI技术与设备的发展思路
         目前全球MRI设备的产业棚两个方面前进，个打向就是向高场和产品方向发展；另一个方向就是朝仝开放和特殊用途的永磁产品发展。 超导MRI没备是MRI在技术上占主导地他的产品。上怕i提到的MRI设备能做的人体生理参数和腑认知功能成像都必须在高场和超高场MRI（本文定义主磁场场强I.O-2 0T为高场；>2.0T为超高场）设备I一才能实现。1.5T和3T的超导MRI是目前国际 MRI市场的主流产品．美国为首的西方国家正在研发7T，甚至9.4T人体全身MRI超 导设备。 低场强、开放式永磁产品，是目前MRI技术发展的另一个方向。永磁MRJ具有成 本低、维护费用低，易于与手术配合，适于制作专用机和特殊用途设备等方面的优势。 
         根据我国自然资源的优势，以及现有的工作撼础，我国在“十一瓦”期间，在MRI领 域，将优先发展高性能、高场强的永磁MRI（例如0.5T永磁MRI）。而且这里指的0.5T MRJ设备，不是简单的仅解决0.5T永磁体，然后靠OEM方式完成整机的研发过程，而是包括了提升各项技术指标和将关键部件国产化，以全新的面貌立足于世界， 让中国的永磁MRI没备和技术达到舭界先进水平，并力求有些指标做到的研 发过程。在产量和品种方面尽可能做到有更多的选择，满足不同的临床需要。 应说明，我国发展MRI技术和设备，不足也不可能不发展超导技术，近期重点不 放在发展超导技术方面，主要是考虑到我国H前的基础还不够并J1经济技术实力有限。
          从临床角度讲，商场强MRI的临床作用是永磁MRI不能替代的，而永磁MRI进-步提高场强不仅受到技术原理的限制，而H受到市场的限制，因为跨国公司在中旧开发生产普及型1.5T超导MRI设备，已经在一定程度卜压缩r我们永磁MRI设备向更高场强发展的市场空间。实际上在“十一五”期间，我们一方而要重点发展高水平永磁 MRI产品上，另一方面也要为发展超导MRI做一些基础性工作、铺垫工作和组织酝酿， 寻求适合的发腱道路和组织形式，为今后超导MRI的发展提供良好的基础。