醫用磁共振成像設備臨床需求調研及發展趨勢分析

靳志嘉，李彥，陸勇，嚴福華，王思敏，張歡，凌華威，丁蓓

磁共振成像檢查具有安全、無創、無輻射的優勢，能夠反映活體組織結構、功能和代謝改變[1]，在疾病的診斷、治療、療效評估等方面發揮著越來越重要的作用。現代醫學對MRI檢查技術依賴程度越來越高，MRI設備的市場需求量也逐年增長[2]。目前，我國磁共振設備主要依賴進口，通用電氣(GE)、西門子(Siemens)和飛利浦(Philips)三大外企成為國內磁共振市場的主導者，銷售額占80%以上[3]。國產MRI設備起步晚，目前正處在成長期[4]，具有價格低、成本效益高、備件易獲得等特點，正在逐步被國內醫療機構所認可[5]。然而，不同地區、不同等級醫院對臨床診斷和科研的需求不同，國產磁共振設備在臨床應用方面缺乏可以參考的依據。因而，開展科學全面的醫用MRI臨床需求調查研究，具有重要的實際意義。

本研究在前期工作[6]的基礎上，對我國不同地區、不同等級醫療機構臨床醫師在臨床及科研工作中對醫用磁共振設備的需求情況進行調查，從而提煉出能夠反映MRI設備臨床功能需求的技術指標，為國產磁共振設備的研發提供參考。

1 材料與方法

1.1 調查對象

本研究由上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院牽頭，聯合上海交通大學附屬第六人民醫院等多家專業機構以及全國24個省市70家不同級別的醫療機構開展合作，調查對象覆蓋了大部分我國在用磁共振品牌市場的用戶。此次調查基于“問卷星”(https://www.sojump.com/)網絡平臺發布《醫用磁共振臨床需求調查表》，通過項目合作微信群、郵件等方式大范圍收集我國不同等級醫院MRI從業人員的臨床需求。

1.2 研究方法

本研究在前期工作[6]的基礎上，由多名影像診斷醫師、醫學工程師及統計學專家組成專家小組，運用Delphi法對《醫用磁共振臨床需求調查表》進行科學全面的優化。《醫用磁共振臨床需求調查表》包含5個部分，第一部分為“醫療機構基本信息調查”，內容包括調查對象所在地區、醫院等級、崗位、職稱和學歷等，以此作為需求分析的基線。第二部分為“場強”需求調查，包括3.0 T、1.5 T、1.0 T、0.5 T及以下場強設備，目的是調查MRI從業人員對未來配置新設備的場強需求情況。第3、4、5部分分別為“臨床診斷”“科學研究”和“未來趨勢設備及技術”需求調查，共計54項需求指標，從磁共振技術應用的角度對從業人員展開需求調查。

參與人員采用10分制對各項需求指標進行評分，分數越高，代表需求程度越高。計算出不同等級醫院MRI從業人員對各項需求指標評分的平均值，依據每個指標的平均得分進行需求程度分級，具體分級標準見表1。

2 結果

2.1 調查對象基本情況

2018年9月至2018年11月，共計回收來自全國21個省市的40家醫院有效答卷246份(圖1)。如圖2所示，參與調查的三級甲等醫院從業人員170人，占比69.1%，二級甲等醫院從業人員49人，占比19.9%，三級乙等醫院從業人員15人，占比6.1%，其他醫院12人，占比4.8%。其中，MRI醫師161人，MRI技師或工程師61人。具備高級職稱人員98人，中級職稱人員88人，初級職稱人員56人。博士學歷25人，碩士學歷63人，學士及以下學歷158人。

2.2 設備場強需求

2.2.1 整體需求

設備場強需求主要是指MRI從業人員對未來購置MRI新設備的需求。如圖3所示，1.5 T及3.0 T磁共振設備更受磁共振從業人員的青睞。其中，77.9%的人表示需要3.0 T磁共振設備，74.2%的人表示需要1.5 T磁共振設備，而僅有不到5%的人表示需要1.0 T及以下MRI設備。

2.2.2 不同等級醫院需求

如圖4所示，3.0 T設備在三級甲等醫院中需求最高，且需求隨醫院級別降低呈明顯下降趨勢，而1.5 T設備更受三級乙等醫院及二級醫院青睞。1.0 T及以下低場磁共振設備僅在三級乙等醫院、二級甲等醫院有需求，且需求程度較低。

2.3 臨床應用需求

2.3.1 整體需求

如圖5所示，從整體上來看，各等級醫院對MRI設備在臨床診斷、未來趨勢設備及技術方面需求較高，分數均在8分以上，且差異不大。然而，各等級醫院對科研方面的需求差異較大，表現為三級甲等醫院需求最高，分數達7.83分，需求程度隨醫院等級降低而減小，二級乙等醫院需求程度僅為3.3分。

2.3.2 臨床診斷需求

臨床診斷需求主要是指放射科醫師在臨床工作中對MRI診斷功能方面的需求。整體來看，27項技術指標平均得分均在7分以上，屬于一級或二級需求指標。其中，一級需求指標有13項，包括擴散加權成像技術(9.48分)、非增強血管檢查技術(8.95分)、乳腺檢查抑脂技術(8.84分)等，需求得分均在8分以上。二級需求指標有14項，其中需求度相對較低的是假體成像(7.16分)、心肌灌注成像(7.32分)、擴散張量成像(7.36分)等。具體需求分級見表2。

2.3.3 科研需求

科研需求主要是指放射科醫師在科研工作中對MRI技術的需求。整體來看，20項技術指標平均得分均在6～8分，屬于二級需求指標。按照需求程度由高到低依次為：屏氣三維磁共振胰膽管成像(magnetic resonance cholangiopancretography，MRCP)技術(7.76分)、大范圍全脊椎成像(7.74分)、動脈自旋標記成像(7.67分)、全身擴散成像(7.66分)、磁共振波譜成像(7.64分)、血管壁成像(7.60分)、血管斑塊成像(7.59分)、頸動脈斑塊成分分析技術(7.58分)、肝臟脂肪定量技術(7.47分)、腦血氧水平依賴成像(7.34分)、靜音掃描技術(7.31分)、動態增強電影技術(7.27分)、擴散峰度成像(7.17分)、化學交換飽和轉移成像(7.12分)、冠脈非增強MRA(7.01分)、心肌活性檢測成像(6.74分)、全心功能分析技術(6.71分)、心肌形變成像(6.68分)、心肌T1 mapping (6.66分)、心肌T2 mapping (6.65分)。

表1 需求分級標準Tab. 1 Standard for demand grading

2.3.4 未來趨勢設備及技術需求

未來趨勢設備反映了磁共振設備未來發展的方向。整體來看，7項技術指標平均得分均在8分以上，屬于一級需求指標。按照需求程度由高到低依次為：兒童專用磁共振(8.44分)、開放式高場磁共振(8.42分)、關節專用磁共振(8.41分)、頭部專用磁共振(8.35分)、乳腺專用磁共振(8.20分)、磁共振輔助局部治療(8.11分)、磁共振引導放療定位(8.03分)。

圖1 問卷來源地域分布 圖2 醫院等級、從業人員基本情況分布圖 圖3 場強需求 圖4 不同等級醫院場強需求程度 圖5 不同等級醫院臨床應用需求Fig. 1 Geographical distribution of questionnaires. Fig. 2 Distribution of hospital grades and basic information of MRI users. Fig. 3 Magnetic f ield strength requirements. Fig. 4 Magnetic field strength requirements of different grades of hospitals. Fig. 5 Clinical application requirements of different grades of hospitals.

表2 臨床診斷需求分級Tab. 2 Grades of clinical diagnosis requirements

3 討論

3.1 設備場強需求分析

本調查表明，醫用1.5 T和3.0 T設備在臨床應用中需求最高。不同等級醫院對場強的需求存在一定差異，3.0 T設備在三級甲等醫院中需求最高，且需求程度隨醫院級別降低呈明顯下降趨勢，而1.5 T設備更受三級乙等醫院及二級醫院青睞。大量研究表明，3.0 T設備的信噪比、空間分辨率、掃描速度和血管成像效果等均優于1.5 T設備[7-8]，但是3.0 T設備的購置成本、維修費用都很高，不適用于國內中小型醫院。1.5 T超導磁共振設備能夠滿足大中型醫院的日常診斷需求，兼具一定的科研能力，且采購成本、保修費用均低于3.0 T設備，高性價比是1.5 T超導磁共振設備快速發展的主要原因。1.0 T及以下大多為永磁型磁共振設備，購置價位適中，運營成本低廉，設備故障率低，圖像質量基本可滿足基層醫院臨床診斷的要求，在大中型醫院需求較低。但是，隨著分級診療制度的開展，國家醫改政策要把患者留在基層醫院就診，而不是全部涌向大城市。醫用磁共振設備需要依靠民族工業發展，真正做到降低成本，產品越來越普及，未來1.5 T高場磁共振設備在基層醫院的需求可能會越來越大。

3.2 臨床診斷需求分析

不同等級醫院對各臨床診斷技術指標需求均較高。筆者將臨床診斷功能劃分為血管掃描、功能成像、特殊部位成像、特殊掃描技術4個子類，8分以上(一級需求)的指標含11項，MRI設備產品的研發需要重點考慮這些臨床功能的實現。其中，擴散加權成像技術(diffusion weighted imaging，DWI)需求最高，反映了其在日常臨床工作中的重要價值。目前，DWI在神經系統、乳腺、肝臟、前列腺等器官的疾病診斷中應用越來越廣泛[9-10]。但是，DWI對磁場的均勻性要求較高，易產生偽影和形變，另外隨著b值升高，DWI圖像信噪比顯著下降，嚴重影響病灶觀察，各設備廠商對于DWI技術的持續改進具有重大價值。

3.3 科研需求分析

不同等級醫院在科研方面的需求差異較大，三級甲等醫院需求最高，需求程度隨醫院等級降低而減小。這個趨勢和不同等級醫院對3.0 T設備的需求趨勢相似，反映了3.0 T設備目前在臨床科研中的主導地位。而對于科研需求不高的中小型醫院，1.5 T設備既能承擔臨床診斷工作，又兼具部分科研能力，必然更受歡迎。具體來看，20項科研技術指標得分均在6～8分(二級需求)，需求較高的指標有屏氣三維MRCP技術(7.76分)、大范圍全脊椎成像(7.74分)、動脈自旋標記成像(7.67分)等，這些序列正在逐步向臨床轉化，共同的特點是掃描時間短，圖像質量相對較高，因而需求程度更高。MRCP技術廣泛應用于胰膽管系統疾病的診斷，臨床中常用的呼吸觸發3D-MRCP技術采集時間長，易受呼吸因素影響，圖像運動偽影大。隨著快速掃描技術如并行采集、壓縮感知等的發展，屏氣3D-MRCP技術受到廣泛關注，其成像速度明顯提高，且圖像質量更佳，未來在臨床具有很好的應用前景[11-12]。然而，屏氣3D-MRCP的設備性能要求較高，對國產磁共振設備廠家是一個很大的挑戰。

3.4 未來趨勢設備及技術需求分析

不同等級醫院對未來趨勢設備需求均較高，得分均在8分以上(一級需求)。磁共振設備的發展趨勢最終要和整個醫學的發展趨勢相適應，隨著個體化醫療的發展，特殊部位、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。兒童磁共振檢查具有無輻射、軟組織對比度高的優勢，在兒科疾病診斷中具有重要作用[13]。但是，兒童體型較小、配合度差，對MRI圖像分辨率及掃描速度要求更高。因而，研發適用于兒童檢查的專用線圈、提高成像速度及質量、提高檢查舒適度是未來研究的重點。除此之外，磁共振輔助放療(MR-image guided radiation therapy，MRIGRT)近幾年也備受關注[14]，MRI具有無輻射、軟組織分辨率高、功能成像等優勢，可以輔助臨床醫生在治療過程中精確定位靶區，進行靶區追蹤治療，并對治療結果進行評估，為每一位患者提供個性化治療。MR-IGRT目前已逐步應用于食管癌、乳腺癌、膀胱癌等腫瘤患者的治療中[15-16]，相比其他放療不僅大大縮短了總的放療日程，而且在腫瘤的局部控制率及患者的總生存率方面有更大優勢。

3.5 本研究的創新點及不足

需求分析是產品研發的基石，對產品的市場定位及未來發展方向起重要指導作用。國內外對磁共振設備的臨床功能需求分析鮮有人報道，本研究在前期初步研究結果的基礎上，對臨床功能需求調查表進一步細化，嘗試對不同等級醫院的臨床功能需求程度進行分級，為國產磁共振產品的研發提供參考。本研究尚有不足之處，由于調查范圍有限，部分地區未被覆蓋，且基層醫院及專科醫院樣本量較小，不具有代表性，本研究未將其納入分析，后續研究可以進一步擴大樣本量，細化對象人群的類屬，按照被調查人群的從業地區、醫院類別、醫院等級等對調研結果進行分層分析，以期獲得更加精細的需求層次輸出。

4 小結

中高場磁共振設備的需求程度越來越高，應作為國產磁共振設備未來研發的重點。不同等級醫院對MRI設備的臨床診斷、未來趨勢設備及技術的需求均較高，而對科研需求存在一定差異，國產磁共振設備廠家應基于用戶需求進行產品定位和技術研發。

利益沖突：無。