我国医用磁共振成像设备性能需求调查研究*

靳志嘉 严福华 王思敏 张 欢 凌华威 李 彦*

随着磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)硬件平台和软件系统的不断研发与改进，MRI在临床诊疗和科研中的应用日趋广泛[1]。医用MRI设备属大型医疗设备，其系统结构复杂、核心技术要求高和图像质量受多种因素影响，不同厂商和不同型号的MRI设备性能差距明显。随着医院MRI检查量不断增加，MRI设备的市场需求量巨大，目前国内高端MRI设备市场仍以进口设备为主导[2]。国产MRI设备起步较晚，发展至今已初步具备国际竞争力，但在图像质量和成像速度方面尚存不足，设备性能需不断改进[3-4]。本研究从用户角度出发，挖掘用户需求信息，提取MRI设备性能改进的重点问题，为提高国产MRI设备竞争力提供指导。

1 医用MRI设备性能需求调查资料

1.1 问卷设计

由上海交通大学医学院附属瑞金医院、上海交通大学附属第六人民医院和上海交通大学医学院生物统计学教研室的影像诊断专家、医学工程专家及统计学专家共15名组成专家小组，运用Delphi法制定“医用磁共振设备性能需求调查表”，经多轮意见收集和反馈后，确立问卷内容。“医用磁共振设备性能需求调查表”包含两部分，第1部分为医疗机构基本信息调查，了解调查对象所在地区、医院等级、岗位、职称、学历和从业年限等信息。第2部分为设备性能需求调查，内容包括磁体、射频线圈、扫描床、计算机及后处理系统和设备稳定性需求调查，对设备性能的多项指标进行需求调研。

1.2 调查对象

基于“问卷星”(https：//www.sojump.com/)网络平台发布“医用磁共振设备性能需求调查表”，面向我国不同地区、不同等级医院的磁共振从业人员征集需求问卷。

1.3 分析方法

对问卷进行汇总和整理后，计算各项需求指标的平均分值，依据平均分值对各项指标进行需求分级。参与人员采用10分制对各项需求指标进行评分，分值越高，代表需求程度越高。需求分级标准见表1。

表1 需求分级标准

2 医用MRI设备性能需求调查结果

2.1 医疗机构基本信息调查结果

2.1.1 问卷分布

2018年9月至2018年11月，共计回收来自上海、湖南、安徽、广东、云南、山东、江苏、新疆、浙江、四川、江西、辽宁、天津、湖北、福建、甘肃、山西、河北、北京、陕西和黑龙江共21个省、市和自治区不同等级医院的有效问卷246份。其中，三级甲等医院170人份(占69.1%)，二级甲等医院49人份(占19.9%)，三级乙等医院15人份(占6.1%)，二级乙等医院7人份(占2.8%)，其他等级医院约5人(占2%)。问卷来源地域分布如图1所示。

图1 问卷来源地域分布图

2.1.2 人员构成

MRI医师161人，MRI技师或工程师61人，其他岗位人员24人。高级职称98人，中级职称88人，初级职称56人，其他4人。博士及以上学历25人，硕士学历63人，学士及以下学历158人。从业年限＞20年的人员22人，10～20年85人，5～10年67人，＜5年72人。

2.2 设备性能需求调查结果

2.2.1 磁体

本调查涵盖7项磁体性能指标，分别为磁场均匀性、磁场稳定性、外部干扰屏蔽、零液氦消耗、大孔径磁体、主动匀场和被动匀场。调查结果显示，从业人员对磁体性能各项指标的需求程度均较高，为一级需求(＞8分)。其中，需求程度前3位的为磁场均匀性(9.29分)、磁场稳定性(9.29分)和外部干扰屏蔽(9.16分)。匀场方式分主动匀场和被动匀场，其中主动匀场(9.11分)的需求程度明显高于被动匀场(8.47分)。磁体性能需求调查结果如图2所示。

图2 磁体性能需求调查结果示图

2.2.2 射频线圈

MRI射频线圈根据结构和用途不同可分为多种类型，本次调查涵盖15种类型的射频线圈和4项线圈性能指标。从业人员对各类型射频线圈的需求程度均较高，为一级需求(＞8分)，需求程度前3位的为32通道脊柱线圈(8.67分)、8通道头相控阵线圈(8.65分)和18通道体部线圈(8.64分)。从业人员对射频线圈性能的需求程度从高到低依次为患者摆位便捷性(9.17分)、线圈轻便性(9.16分)、自动线圈选择技术(9.15分)和开放式线圈设计(9.03分)。射频线圈类型和性能需求调查结果见表2。

2.2.3 扫描床

本调查涵盖6项扫描床性能指标，分别为移动便捷性、纵向移动范围、紧急制动、最大承重量、美观舒适和可移动扫描床。调查结果显示，从业人员对扫描床性能各项指标的需求程度均较高，为一级需求(＞8分)。需求程度前3位的为扫描床移动便捷性(9.02分)、纵向移动范围(8.91分)和紧急制动(8.87分)。扫描床性能需求调查结果如图3所示。

2.2.4 计算机及后处理系统

计算机及后处理系统性能的需求指标共19项，需求程度均较高，为一级需求(＞8分)。按照需求程度由高到低依次为影像归档及传输系统(picture archiving and communication systems，PACS)、兼容性(9.39分)、操作便捷的后处理软件界面(9.30分)、图像网络传输速度快(9.30分)、操作便捷的图像质量控制界面(9.29分)、系统响应速度快(9.26分)、弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)检查ADCmap自动生成技术(9.25分)、系统操作流畅性(9.25分)、对讲系统语音通信清晰(9.17分)、扫描序列便于选择和修改(9.16分)、实时血管减影技术(9.15分)、胶片排版及打印便捷性(9.11分)、显示扫描倒计时(9.06分)、鼠标操作便捷性(9.06分)、实时动静脉分离技术(9.02分)、单次定位多部位扫描(9.01分)、一键式自动定位技术(8.95分)、单屏操作便捷性(8.92分)、扫描条码进行患者注册(8.90分)和触摸屏便捷性(8.59分)。

表2 射频线圈类型和性能需求调查结果

图3 扫描床性能需求调查结果示图

计算机软件系统类型包括Windows 10操作系统、Windows 8操作系统、Windows 7操作系统和Linux操作系统。按照语言类型分为中文操作系统和英文操作系统。调查结果显示，用户对中文操作系统(8.67)和Windows10系统(8.29)需求程度最高。计算机软件系统需求调查结果如图4所示。

图4 计算机软件系统需求调查结果示图

2.2.5 设备稳定性

本调查涵盖的设备稳定性指标为每月设备可用率、平均故障间隔时间、线圈故障频率、每月大软件故障次数和每月小软件故障次数共5项。调查结果显示，从业人员对设备稳定性各项指标的需求程度均较高，为一级需求(＞8分)。其中，需求程度前3位的为每月设备可用率(9.03分)、平均故障间隔时间(8.90分)和线圈故障频率(8.59分)。设备稳定性需求调查结果如图5所示。

图5 设备稳定性需求调查结果示图

3 医用MRI设备性能需求分析

3.1 磁体性能需求分析

主磁场的均匀性和稳定性是磁体最重要的性能参数，也是MRI用户需求程度最高的性能指标。主磁场的均匀性对磁共振图像质量起关键性作用，尤其是对磁场均匀性高度敏感的序列，如磁共振波谱成像(magnetic resonance spectrum，MRS)、血氧水平依赖成像(blood oxygen level dependent，BOLD)及定量磁敏感成像(quantitative susceptibility mapping，QSM)等[5]。主磁场的均匀性影响因素较多，如对比剂、金属异物等均会降低主磁场的均匀性，造成脂肪抑制不均匀、波谱基线不稳定及代谢物无法准确区分等问题[6-7]。超导磁体能产生高场强，具有磁场均匀度高和稳定性好的特点，主动匀场技术在超导系统中应用广泛[8-9]。永磁磁场均匀性差，磁体对温度变化非常敏感，导致磁场的性能不稳定，但高速的匀场序列在永磁系统中难以运行，目前仅少数厂商的永磁系统得到实现[10]。不断优化磁体匀场技术，提高主磁场的均匀性和稳定性，具有重要的临床价值。

3.2 射频线圈性能需求分析

射频线圈是决定MRI图像质量的重要因素，尤其是多通道射频线圈，具有信噪比高、分辨率高和成像速度快的特点，在临床和科研中的需求愈来愈高[11]。射频线圈根据结构和用途不同可分为多种类型，如正交射频线圈、表面柔软射频线圈和相控阵射频线圈。日常工作中，患者摆位、更换射频线圈占用了操作人员很多时间，严重影响工作效率。因此，优化射频线圈设计，提高患者摆位便捷性与射频线圈轻便性应作为技术改进的重点。近年发展的自动射频线圈选择技术，在患者进行多部位检查时，不需要医生多次进出磁体室更换射频线圈，可有效提高工作效率。随着个体化医疗的发展，特殊部位和特殊人群的专用磁共振和磁共振辅助治疗将成为未来发展的潮流，对专用射频线圈的研发应作为未来研究方向，需紧密结合临床需求，积极投入新技术研发[12-14]。

3.3 扫描床性能需求分析

扫描床的稳定性、安全性和使用便捷性直接影响患者的检查体验和成像效果，关乎操作人员的工作效率。磁共振检查时间较长，检查时要求患者保持静止不动，才能获得高质量图像，舒适的扫描环境可有效提高患者配合度。扫描床的纵向移动范围是用户关注的重点，对行动不便的患者尤其重要，增加床体的纵向移动范围可为患者和操作人员提供便利，提升患者的扫描体验及操作人员的工作效率。

3.4 计算机及后处理系统需求分析

计算机及后处理系统是MRI设备运行的控制终端，功能包括图像采集、后处理及网络传输，系统的流畅性直接影响MRI技术人员的使用体验和工作效率。PACS兼容性、操作便捷的后处理软件界面及图像网络传输速度快等指标均为高需求指标，设备厂商可依据用户需求，优化操作系统。调查结果显示，国内MRI用户对中文操作系统需求更高，Windows 10系统更受青睐。

3.5 设备稳定性需求分析

设备稳定性是MRI设备运行安全与效率的重要指标。每月设备可用率、平均故障间隔时间及线圈故障频率等指标最受用户关注。随着医院MRI检查量的不断增多，设备每日都承担着大量的扫描任务，因设备故障造成停机所损失的经济效益和社会效益都是无法估量的，设备厂商对设备稳定性的提高是MRI设备运行质量与安全的重要保障。

医用MRI设备的改进应以用户需求为导向，不断提高MRI设备软硬件性能和使用便捷性，从而提升设备的整体品质。