網(wǎng)絡通信技術在移動式無液氦MRI設備中的應用

蔡永建

摘? 要：老齡化、少子化、獨居人口增多都給未來社會各類人群的精神健康和生活幸福感提出了巨大的挑戰(zhàn)，也給國家和社會發(fā)展帶來了承重的負擔。寵物將是填補該類精神空缺的良好方案。在日美歐等發(fā)達國家，寵物早已變成了家庭中的一員，在家庭文化中扮演著重要的角色。該文探討的低成本移動式MRI（核磁共振成像技術）方案和運營模式，將極大地降低寵物醫(yī)院的綜合成本，讓更多的寵物能享受到高級診療服務，從而更好地服務于家庭，提供更多的精神慰藉。

關鍵詞：寵物醫(yī)療;MRI;5G;遠程診療

中圖分類號：R445? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

磁共振成像（MRI，下文均以此作為簡稱）是斷層成像的一種，它利用磁共振現(xiàn)象從人體中獲得電磁信號并重建出人體信息。MRI技術與其他斷層成像技術（如CT，Computed Tomography，即電子計算機斷層掃描）相比，更加實用安全、成像種類更豐富，但同時由于其掃描時間相對較長、成本昂貴、體積太大難以進行移動診療，因此嚴重阻礙了其在市場應用中的進一步拓展。

進入21世紀，隨著人工智能、5G、遠程診療等各種新興技術的飛速發(fā)展，使得病患與醫(yī)療專家可以異地遠程協(xié)作。同時由于無液氦超導技術在MRI中的實際落地應用，預計將使MRI設備成本同比降低30%～50%，重量、體積也將大幅減少，安裝、維護也將更為便捷。以上2點將使得之前由于成本、空間、醫(yī)療資源實力等各方面限制，而無法使用MRI技術進行診療的居民社區(qū)醫(yī)院、中小寵物醫(yī)院，有了使用這項醫(yī)療手段的可能，從而促使寵物醫(yī)療行業(yè)得到進一步發(fā)展。該文將主要討論MRI技術應用于寵物醫(yī)院的技術可行性和商業(yè)前景。

1 移動式無液氦MRI設備介紹

1.1 產品原理

移動式MRI設備是基于固定式核磁設備標準設計制造，以實現(xiàn)在車載環(huán)境下與固定式磁共振標準系統(tǒng)相同的功能要求[1]。該文將介紹一種低成本的新型移動式無液氦MRI設備，其包含運輸車輛和無液氦MRI設備， 其中無液氦MRI設備位于運輸車輛的車輛內部。

無液氦MRI設備由檢查床、磁體、射頻線圈、梯度線圈、主計算機、梯度放大器、射頻控制器和控制臺等部分組成。運輸車輛上安裝有車載通信裝置，通過4G/5G等電信網(wǎng)絡，完成遠程診療中心專家組與無液氦MRI設備病患檢測現(xiàn)場的信息交互。運輸車輛內部建有電磁波屏蔽空間，與無液氦MRI設備配套使用。

1.2 設備結構

圖1左側為新型移動式無液氦MRI設備，其中1.1-無液氦MRI設備完成對病人身體各部位狀況的健康檢測。1.2-運輸車輛內部建有電磁波屏蔽空間，與無液氦MRI設備配套使用，并承載運輸功能，便于無液氦MRI設備的移動使用。1.3-車載通信裝置通過5G網(wǎng)絡，完成病患檢測信息與遠程診療中心的信息交互。

圖1右側為遠程診療中心，其中2.1-醫(yī)院通信裝置，通過5G等電信網(wǎng)絡，完成遠程診療中心專家組與無液氦MRI設備病患檢測現(xiàn)場的信息交互。2.2-診療分析辦公室，醫(yī)療專家根據(jù)遠程的病患MRI健康信息，開展讀片、分析、處方建議或醫(yī)療方案擬定等工作。

2 關鍵技術

2.1 無液氦MRI

使用無液氦MRI技術的產品的整個生命周期無需任何液氦，超導磁體直接傳導冷卻，創(chuàng)建了無液氦磁體整體結構設計、無液氦超導開關、無液氦超導接頭、無液氦電流引線等關鍵核心技術。該技術讓醫(yī)用全身磁共振成像系統(tǒng)徹底擺脫了對液氦的依賴，屬于變革性國際前沿技術。該技術成果的成功轉化具有重大的社會效益和經(jīng)濟效益，對醫(yī)用磁共振產業(yè)及臨床應用將產生深遠的影響，有著巨大的潛在市場。

2.2 5G技術

通信技術的發(fā)展日新月異。在20世紀末，模擬通信技術大行其道，接下來的十幾二十年里，以GSM技術為代表的2G，WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000為代表的3G，以及TDD-LTE、FDD-LTE的4G先后登場。而到了2020年，又被稱作是5G商用元年。

5G技術在網(wǎng)絡架構上通常可分為接入層、匯聚層、核心層、骨干層。其主要應用在以下3個場景。1）增強移動帶寬（eMBB），特征：大吞吐量，典型應用為手機、PC等數(shù)據(jù)的高速下載等。2）uRLLC（高可靠低時延通信），特征：低時延、MEC局部存儲及計算，典型應用為AR/VR、自動駕駛等。3）mMTC（海量機器類通信），特征：大連接，典型應用為智能抄表等NB-IoT技術。

5G的主要優(yōu)勢為通信速率高、時延低，缺點為成本高、功耗大、覆蓋面積小等。因此5G技術的普遍推廣，也需要通信設備商、運營商、終端廠商等全生態(tài)產業(yè)鏈的共同努力。

2.3 遠程診療

由于地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡性等原因，世界各地的醫(yī)療資源普遍向大中型的一二線城市傾斜。即使在同一個城市中，醫(yī)院也存在等級之分和甲乙丙的區(qū)別。

為了快速提高邊遠地區(qū)的醫(yī)療水平，同時也為了在同地區(qū)各級醫(yī)院之間實行分級診療，有效提升各級醫(yī)院的服務水平和效率。在互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術的驅動下，遠程診療應運而生。

其具體做法是利用電話、電視、視頻等技術，結合大型醫(yī)院的醫(yī)療技術和設備優(yōu)勢，由大型醫(yī)院經(jīng)驗豐富的醫(yī)師，對邊緣地區(qū)醫(yī)院或者社區(qū)醫(yī)院的病患進行異地問診、咨詢和治療。這樣的話，整體的醫(yī)院資源將形成高效協(xié)同分工的動態(tài)資源池，同時也有效提升了所有病患獲取的醫(yī)療服務的水平和質量。

2.4 醫(yī)學影像智能識別

人工讀片，主要依靠相應醫(yī)生的經(jīng)驗和判斷。而每個醫(yī)生的從醫(yī)經(jīng)歷和接觸病癥千差萬別，這就導致了人工讀片的結果受人為主觀因素的影響太大，而對同一張片子，不同醫(yī)院、不同醫(yī)生做出不同病理判斷的情況也屢見不鮮。而這也將直接影響后續(xù)治療手段的采用，以及病患的最終康復周期。

醫(yī)學影像智能識別技術能有效降低了以上風險。其可以對數(shù)以萬計的病患影響實例進行嚴謹?shù)牟±砼袛啵⒁陨嫌跋瘛⒃\斷數(shù)據(jù)加入人工智能的數(shù)據(jù)庫，不斷地進行訓練和修正，經(jīng)過長時間的系統(tǒng)優(yōu)化，將能極大地提高診斷效率和準確性，見表1。

3 電磁屏蔽

MRI屏蔽用來屏蔽核磁共振設備的射頻，防止外界電磁場干擾MRI設備工作，或者MRI自身產生的磁場泄漏影響其他設備的正常工作。一般是用金屬材料對設備所處的場所進行全方位的包裹，以此隔絕外界的各類電磁信號干擾，從而實現(xiàn)防干擾。電磁屏蔽設計與安裝直接影響著診斷效果和人員安全。該設計需遵從國家的相關規(guī)定，并要保證系統(tǒng)運行的安全可靠，同時也要充分保障工作人員的身心健康。

由于該產品主要應用于車載的移動場景，在體積、重量、成本等多方面存在限制，因此需要對屏蔽室、屏蔽門、室內裝飾、供電系統(tǒng)等各部件進行有針對性的優(yōu)化設計，也對整體技術方案的詳細設計及具體落地提出了更高要求。車輛的大小不可避免地限制了安置設備的空間，因此車輛內各系統(tǒng)的布局必須緊湊合理，既要滿足各方面的功能，又要將干擾源隔離在外，避免影響MRI的正常工作。進入車輛掃描室內的所有管線（包括控制線路、照明、氣體管道等），必須經(jīng)過安裝在射頻屏蔽上的各類濾波器方可進入。車輛內部的地板需要進行特殊處理，以起到良好的隔絕作用。甚至在必要時不得不在診療的便捷性以及精準度中間進行折中考慮。因此建議在該方案的研究初期，首先在寵物醫(yī)院進行試點。因為在寵物領域，MRI檢測診療還是處于從0到1的起始階段，可以先解決有無問題，后續(xù)再隨著新的技術的發(fā)展不斷完善。之后根據(jù)實際應用情況和效果，再逐漸推薦到診療實施一般的社區(qū)醫(yī)院供居民使用。當然，以上診療技術可以作為一般的初篩技術使用，如遇重大疑難病癥，為謹慎起見，仍建議去專門機構復診。

4 結語

2016年我國65歲以上老年人口占比已達10.8%，60歲以上占16.1%，已經(jīng)完全進入了老齡化社會。進入21世紀以來，中國的生育率也在逐年降低，同時中國的戶均人口也從1990年的3.96人下降至2012年的3.02人。老齡化、少子化、獨居人口增多，這些無一不對未來各類人群的精神健康和生活幸福感形成了巨大的挑戰(zhàn)。寵物將是填補該類精神空缺的良好方法。該文探討的低成本移動式MRI方案和運營模式，相信可以極大地降低寵物醫(yī)院的綜合成本，讓更多的寵物能享受到高級的診療服務，最終為社會的和諧和居民的幸福貢獻一份力量。

參考文獻

[1]劉志超，楊炯，王曉楓，等.移動式磁共振成像設備研制現(xiàn)狀[J].中華災害救援醫(yī)學，2014，2（4）：223-226.