移动式磁共振成像设备研制现状

刘志超，杨 炯，王晓枫，刘海峰

移动式核磁共振成像(Mobile Magnetic Resonance Imaging，Mobile MRI)设备因其能够在不易接入核磁共振成像设备的环境中使用，且具有方便核磁共振成像检查的特点，是近年来磁共振成像技术国内外发展的一个方向。伴随着我军后勤装备技术水平的迅猛发展，越来越多的医疗装备实现了集成化、车载化或移动化，并被广泛应用于反恐处突、抢险救灾等战救现场或灾害救援紧急医疗救治的各类卫勤保障工作中。国内报道 X线方舱［1，2］及车载CT［3］在灾区伤员批量救治的过程中发挥了极大的诊断救治价值，实现了伤病员的就近、早期、及时科学诊断，但也暴露出诊断不够精确等问题。本文通过查阅文献综述了国外移动MRI的研制现状及其应用概况，总结了移动MRI研制相关模块的关键技术，为实现磁共振成像系统车载化，并应用于卫勤保障和灾害救援任务提供理论依据。

1 国外移动式MRI设备的研制现状

国外大型医疗设备的研发和制造集中在大型的商业公司，加上政府科研经费的鼓励和刺激，极大地调动了市场的积极性。国外移动MRI主要采取模块化生产，如其核心模块主磁体，主要集中在Siemens，Philips，GE和Toshiba大型医疗器械及设备制造公司［5］。追溯历史，日本于1990年成功研制车载永磁式MRI并投入使用。此设备以一辆长10 m的大型拖车为载体，包括车头全长13.6 m。拖车前部是机械室，装有带消音设备的12 kw发电机，中部是检查室，装有MRI框架和床。拖车部分装有自动洗片机，及运送患者的升降机［6］。在北美放射学会(the Radiological Society of North America，RSNA)2010年会上，飞利浦展出了全球第一台车载多源射频发射3.0T MRI系统(Achieva 3.0T TX Mobile MRI)，装载在48 ft(约14.6 m)的拖车上，以适应不同条件下的临床应用需求(见图1)。近年来国外可见报道的车载式MRI有西门子2011年发售的移动式MRI设备(场强为1.5 T，见图2)。GE公司租赁用的MRI车(场强为1.0 T，见图3)，长14.63 m、宽2.59 m、高4.1 m，仅车体总重就达30 t，设备车身长度均大于10 m。

图1 飞利浦公司移动MRI车外观及内部布局

图2 西门子公司移动MRI车

2 国外移动式MRI设备的应用概况

关于移动式MRI设备的应用情况，在国外的可见报道，由于其模块化设计便于更新换代，一些乡村医院、社区医院、健身俱乐部等机构可以通过购买或者租赁的方式，确保其设备能够在经费紧张的情况下满足临床诊疗的需要。另外，在一些户外的大型活动中，移动式MRI设备也能够方便灵活地跟随保障，发挥临床诊断的功能。例如，横贯大陆的超级马拉松比赛中，西门子公司研制的场强为1.5 T，总重量超过45 t，全长近30 m的移动全身 MRI成像仪［7］，提高了比赛过程中处置突发伤害诊断的高效性与准确性。VanScan公司生产的四肢移动式MRI(见图4)能够在几分钟内从准备到完成针对四肢扫描的现代化诊断要求。但是，这些大型的移动MRI设备有一个缺点，适合于在平坦的路面进行医疗保障，对于颠簸及复杂的环境适应能力较差。

图3 GE公司移动MRI车

图4 VanScan公司四肢移动MRI车

3 移动式MRI设备研制的主要技术

移动式MRI设备是基于固定式核磁设备标准设计制造，以实现在车载环境下与固定式磁共振标准系统相同的功能要求。其应用需从载体的移动性能、不同环境和路况下设备的稳定性、使用安全性、资金投入量、运行成本、维修费用、功能配置、图像质量、售后服务水平等多方因素加以评估。从技术参数及设备定位来看，主要有以下指标:主磁场强度、磁场的均匀性、计算机性能、降噪、屏蔽措施等。

3.1 主磁场强度 是衡量磁体性能的主要指标，单位特斯拉(T)。核磁磁体按照硬件种类分类包括永磁体、常导磁体和超导磁体三种，不同的磁体类型直接关系到磁场的强度、均匀度和设备的稳定性，对其成像也有很大影响［8］。核磁场强的提高需要以更高的核磁专业技术支持为前提，高场强系统往往需要其整体性能普遍提高，所以习惯上将主磁场强度作为整个磁共振系统最具代表性的性能参数。场强0.5 T以上的系统多为超导磁体。目前来看，场强在1.0～2.0 T的中场超导开放式MRI设备较为普遍。此型设备既具有高中场的优势，又同时具备了开放型设备的应用优点。目前移动式MRI普遍运用的场强强度有西门子公司研制的移动式MRI设备，场强为1 T、1.5 T、3 T，GE、飞利浦、东芝公司的移动式MRI设备，场强大多为1.5 T等。

3.2 计算机系统和功能软件 计算机系统是MRI设备功能最大化发挥的关键。它控制着MRI设备的射频脉冲激发、信号的采集、数据运算和图像显示等功能［8］，可用重建速度、图像矩阵及硬盘容量等参数评价其性能。主要实现包括各种常规和特殊扫描序列和后处理，如弥散、灌注、心脏与血管分析、各种三维重建、自动移床等。例如，西门子公司的移动MRI计算机系统继续使用西门子固定式磁共振设备所使用的自行研发新沟通(syngo)系统，该系统拥有专业的图像显示控制、完善的通信框架以及组建管理、可扩展的服务软件框架及健全的用户安全管理等，使系统真正满足应用需要并得到充分的资源利用。

3.3 屏蔽系统 电磁屏蔽的原理是利用导电和导磁性能良好的金属屏蔽体［9］，通过对电磁波的反射和吸收来屏蔽辐射干扰源的远区场。由于移动式磁共振带磁体运输，为保证现场人员安全，与固定式核磁共振技术系统相同，车厢扫描间也需要采取磁屏蔽措施［8］。ETS-Lindgren公司很好地发展了核磁共振成像仪的屏蔽性能，配备专业化的门和组件，磁场屏蔽技术非常成熟以确保磁体的最佳运行和图像质量。同时设计和安装的射频屏蔽措施要确保患者舒适度的同时，保证屏蔽效果。

3.4 减震系统 MRI为高精密设备，对振动和冲击比较敏感，系统性能稳定性、成像质量、运输期间设备安全都需要有效的减振设施。尤其在长途行进及复杂路面条件下颠簸产生的振动，超过一定负荷后会对设备本身及性能稳定性造成严重影响，会导致设备损坏、加速老化，或图像质量不佳。因此对移动设备的抗震性能要求逐步提高［10］，所以需要解决减震问题［11］。为了确保设备在车载野战环境下能够稳定工作，合理、规范的隔振缓冲系统，保证了磁体设备的性能稳定、成像准确［12］。鉴于MRI成像对减振的更高要求，如何在复杂路况和环境条件下降低振动带来的影响，成为移动MRI研发的技术难点。

3.5 车载系统 车载磁共振系统的承载和运输工具，是由带有缓冲结构的底盘和磁屏蔽恒温车厢构成，车厢部分配备了发电机、空调、液压系统装置等。如Siemens，Philips，GE等公司的车载系统均有液压升降系统，通过牵引车液压泵提供液压油拖车可与车体自动分开，放于地面，操作使用方便快捷。在平整的公路上行驶，或与车体分开通过轮船、火车、运输飞机等其他运输工具运输携行，能够迅速到达指定地点，高效快捷协助诊断疾病。

4 总 结

由于MRI成像装置原理和构造复杂，受强磁场、强射频场等影像较大，MRI车载化的研发和应用遇到了障碍。国外已有的移动MRI设备主要采用车辆和MRI简单组合的方式，所用车辆也是由现有集装箱车改装而成，仅限于宽阔平坦路面行驶，机动和越野性能差，难以应用于战争或自然灾害等爆发时的恶劣环境。国内国外仍然缺乏能够满足战场及灾害现场恶劣条件下紧急医疗救治要求的轻量化、集成化车载式磁共振成像系统设备。车载式磁共振成像系统能够显著提高处理灾害现场救治诊断的灵活性与准确性。因此，结合部队具体实际情况研制符合自身需要的专业装备，制造出系统安全稳定、成像质量优异、环境适应性强、机动性能高的车载式MRI系统，将会极大地提升我军卫勤医疗救治水平，对确保快速高效处置野外突发事件能力具有重要意义。

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