我國醫用磁共振成像設備性能需求調查研究*

靳志嘉 嚴福華 王思敏 張 歡 凌華威 李 彥*

隨著磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)硬件平臺和軟件系統的不斷研發與改進，MRI在臨床診療和科研中的應用日趨廣泛[1]。醫用MRI設備屬大型醫療設備，其系統結構復雜、核心技術要求高和圖像質量受多種因素影響，不同廠商和不同型號的MRI設備性能差距明顯。隨著醫院MRI檢查量不斷增加，MRI設備的市場需求量巨大，目前國內高端MRI設備市場仍以進口設備為主導[2]。國產MRI設備起步較晚，發展至今已初步具備國際競爭力，但在圖像質量和成像速度方面尚存不足，設備性能需不斷改進[3-4]。本研究從用戶角度出發，挖掘用戶需求信息，提取MRI設備性能改進的重點問題，為提高國產MRI設備競爭力提供指導。

1 醫用MRI設備性能需求調查資料

1.1 問卷設計

由上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院、上海交通大學附屬第六人民醫院和上海交通大學醫學院生物統計學教研室的影像診斷專家、醫學工程專家及統計學專家共15名組成專家小組，運用Delphi法制定“醫用磁共振設備性能需求調查表”，經多輪意見收集和反饋后，確立問卷內容?！搬t用磁共振設備性能需求調查表”包含兩部分，第1部分為醫療機構基本信息調查，了解調查對象所在地區、醫院等級、崗位、職稱、學歷和從業年限等信息。第2部分為設備性能需求調查，內容包括磁體、射頻線圈、掃描床、計算機及后處理系統和設備穩定性需求調查，對設備性能的多項指標進行需求調研。

1.2 調查對象

基于“問卷星”(https：//www.sojump.com/)網絡平臺發布“醫用磁共振設備性能需求調查表”，面向我國不同地區、不同等級醫院的磁共振從業人員征集需求問卷。

1.3 分析方法

對問卷進行匯總和整理后，計算各項需求指標的平均分值，依據平均分值對各項指標進行需求分級。參與人員采用10分制對各項需求指標進行評分，分值越高，代表需求程度越高。需求分級標準見表1。

表1 需求分級標準

2 醫用MRI設備性能需求調查結果

2.1 醫療機構基本信息調查結果

2.1.1 問卷分布

2018年9月至2018年11月，共計回收來自上海、湖南、安徽、廣東、云南、山東、江蘇、新疆、浙江、四川、江西、遼寧、天津、湖北、福建、甘肅、山西、河北、北京、陜西和黑龍江共21個省、市和自治區不同等級醫院的有效問卷246份。其中，三級甲等醫院170人份(占69.1%)，二級甲等醫院49人份(占19.9%)，三級乙等醫院15人份(占6.1%)，二級乙等醫院7人份(占2.8%)，其他等級醫院約5人(占2%)。問卷來源地域分布如圖1所示。

圖1 問卷來源地域分布圖

2.1.2 人員構成

MRI醫師161人，MRI技師或工程師61人，其他崗位人員24人。高級職稱98人，中級職稱88人，初級職稱56人，其他4人。博士及以上學歷25人，碩士學歷63人，學士及以下學歷158人。從業年限＞20年的人員22人，10～20年85人，5～10年67人，＜5年72人。

2.2 設備性能需求調查結果

2.2.1 磁體

本調查涵蓋7項磁體性能指標，分別為磁場均勻性、磁場穩定性、外部干擾屏蔽、零液氦消耗、大孔徑磁體、主動勻場和被動勻場。調查結果顯示，從業人員對磁體性能各項指標的需求程度均較高，為一級需求(＞8分)。其中，需求程度前3位的為磁場均勻性(9.29分)、磁場穩定性(9.29分)和外部干擾屏蔽(9.16分)。勻場方式分主動勻場和被動勻場，其中主動勻場(9.11分)的需求程度明顯高于被動勻場(8.47分)。磁體性能需求調查結果如圖2所示。

圖2 磁體性能需求調查結果示圖

2.2.2 射頻線圈

MRI射頻線圈根據結構和用途不同可分為多種類型，本次調查涵蓋15種類型的射頻線圈和4項線圈性能指標。從業人員對各類型射頻線圈的需求程度均較高，為一級需求(＞8分)，需求程度前3位的為32通道脊柱線圈(8.67分)、8通道頭相控陣線圈(8.65分)和18通道體部線圈(8.64分)。從業人員對射頻線圈性能的需求程度從高到低依次為患者擺位便捷性(9.17分)、線圈輕便性(9.16分)、自動線圈選擇技術(9.15分)和開放式線圈設計(9.03分)。射頻線圈類型和性能需求調查結果見表2。

2.2.3 掃描床

本調查涵蓋6項掃描床性能指標，分別為移動便捷性、縱向移動范圍、緊急制動、最大承重量、美觀舒適和可移動掃描床。調查結果顯示，從業人員對掃描床性能各項指標的需求程度均較高，為一級需求(＞8分)。需求程度前3位的為掃描床移動便捷性(9.02分)、縱向移動范圍(8.91分)和緊急制動(8.87分)。掃描床性能需求調查結果如圖3所示。

2.2.4 計算機及后處理系統

計算機及后處理系統性能的需求指標共19項，需求程度均較高，為一級需求(＞8分)。按照需求程度由高到低依次為影像歸檔及傳輸系統(picture archiving and communication systems，PACS)、兼容性(9.39分)、操作便捷的后處理軟件界面(9.30分)、圖像網絡傳輸速度快(9.30分)、操作便捷的圖像質量控制界面(9.29分)、系統響應速度快(9.26分)、彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)檢查ADCmap自動生成技術(9.25分)、系統操作流暢性(9.25分)、對講系統語音通信清晰(9.17分)、掃描序列便于選擇和修改(9.16分)、實時血管減影技術(9.15分)、膠片排版及打印便捷性(9.11分)、顯示掃描倒計時(9.06分)、鼠標操作便捷性(9.06分)、實時動靜脈分離技術(9.02分)、單次定位多部位掃描(9.01分)、一鍵式自動定位技術(8.95分)、單屏操作便捷性(8.92分)、掃描條碼進行患者注冊(8.90分)和觸摸屏便捷性(8.59分)。

表2 射頻線圈類型和性能需求調查結果

圖3 掃描床性能需求調查結果示圖

計算機軟件系統類型包括Windows 10操作系統、Windows 8操作系統、Windows 7操作系統和Linux操作系統。按照語言類型分為中文操作系統和英文操作系統。調查結果顯示，用戶對中文操作系統(8.67)和Windows10系統(8.29)需求程度最高。計算機軟件系統需求調查結果如圖4所示。

圖4 計算機軟件系統需求調查結果示圖

2.2.5 設備穩定性

本調查涵蓋的設備穩定性指標為每月設備可用率、平均故障間隔時間、線圈故障頻率、每月大軟件故障次數和每月小軟件故障次數共5項。調查結果顯示，從業人員對設備穩定性各項指標的需求程度均較高，為一級需求(＞8分)。其中，需求程度前3位的為每月設備可用率(9.03分)、平均故障間隔時間(8.90分)和線圈故障頻率(8.59分)。設備穩定性需求調查結果如圖5所示。

圖5 設備穩定性需求調查結果示圖

3 醫用MRI設備性能需求分析

3.1 磁體性能需求分析

主磁場的均勻性和穩定性是磁體最重要的性能參數，也是MRI用戶需求程度最高的性能指標。主磁場的均勻性對磁共振圖像質量起關鍵性作用，尤其是對磁場均勻性高度敏感的序列，如磁共振波譜成像(magnetic resonance spectrum，MRS)、血氧水平依賴成像(blood oxygen level dependent，BOLD)及定量磁敏感成像(quantitative susceptibility mapping，QSM)等[5]。主磁場的均勻性影響因素較多，如對比劑、金屬異物等均會降低主磁場的均勻性，造成脂肪抑制不均勻、波譜基線不穩定及代謝物無法準確區分等問題[6-7]。超導磁體能產生高場強，具有磁場均勻度高和穩定性好的特點，主動勻場技術在超導系統中應用廣泛[8-9]。永磁磁場均勻性差，磁體對溫度變化非常敏感，導致磁場的性能不穩定，但高速的勻場序列在永磁系統中難以運行，目前僅少數廠商的永磁系統得到實現[10]。不斷優化磁體勻場技術，提高主磁場的均勻性和穩定性，具有重要的臨床價值。

3.2 射頻線圈性能需求分析

射頻線圈是決定MRI圖像質量的重要因素，尤其是多通道射頻線圈，具有信噪比高、分辨率高和成像速度快的特點，在臨床和科研中的需求愈來愈高[11]。射頻線圈根據結構和用途不同可分為多種類型，如正交射頻線圈、表面柔軟射頻線圈和相控陣射頻線圈。日常工作中，患者擺位、更換射頻線圈占用了操作人員很多時間，嚴重影響工作效率。因此，優化射頻線圈設計，提高患者擺位便捷性與射頻線圈輕便性應作為技術改進的重點。近年發展的自動射頻線圈選擇技術，在患者進行多部位檢查時，不需要醫生多次進出磁體室更換射頻線圈，可有效提高工作效率。隨著個體化醫療的發展，特殊部位和特殊人群的專用磁共振和磁共振輔助治療將成為未來發展的潮流，對專用射頻線圈的研發應作為未來研究方向，需緊密結合臨床需求，積極投入新技術研發[12-14]。

3.3 掃描床性能需求分析

掃描床的穩定性、安全性和使用便捷性直接影響患者的檢查體驗和成像效果，關乎操作人員的工作效率。磁共振檢查時間較長，檢查時要求患者保持靜止不動，才能獲得高質量圖像，舒適的掃描環境可有效提高患者配合度。掃描床的縱向移動范圍是用戶關注的重點，對行動不便的患者尤其重要，增加床體的縱向移動范圍可為患者和操作人員提供便利，提升患者的掃描體驗及操作人員的工作效率。

3.4 計算機及后處理系統需求分析

計算機及后處理系統是MRI設備運行的控制終端，功能包括圖像采集、后處理及網絡傳輸，系統的流暢性直接影響MRI技術人員的使用體驗和工作效率。PACS兼容性、操作便捷的后處理軟件界面及圖像網絡傳輸速度快等指標均為高需求指標，設備廠商可依據用戶需求，優化操作系統。調查結果顯示，國內MRI用戶對中文操作系統需求更高，Windows 10系統更受青睞。

3.5 設備穩定性需求分析

設備穩定性是MRI設備運行安全與效率的重要指標。每月設備可用率、平均故障間隔時間及線圈故障頻率等指標最受用戶關注。隨著醫院MRI檢查量的不斷增多，設備每日都承擔著大量的掃描任務，因設備故障造成停機所損失的經濟效益和社會效益都是無法估量的，設備廠商對設備穩定性的提高是MRI設備運行質量與安全的重要保障。

醫用MRI設備的改進應以用戶需求為導向，不斷提高MRI設備軟硬件性能和使用便捷性，從而提升設備的整體品質。