医用磁共振成像设备临床需求调研及发展趋势分析

2019-06-03靳志嘉李彦陆勇严福华王思敏张欢凌华威丁蓓

磁共振成像 2019年2期

靳志嘉，李彦，陆勇，严福华，王思敏，张欢，凌华威，丁蓓

磁共振成像检查具有安全、无创、无辐射的优势，能够反映活体组织结构、功能和代谢改变[1]，在疾病的诊断、治疗、疗效评估等方面发挥着越来越重要的作用。现代医学对MRI检查技术依赖程度越来越高，MRI设备的市场需求量也逐年增长[2]。目前，我国磁共振设备主要依赖进口，通用电气(GE)、西门子(Siemens)和飞利浦(Philips)三大外企成为国内磁共振市场的主导者，销售额占80%以上[3]。国产MRI设备起步晚，目前正处在成长期[4]，具有价格低、成本效益高、备件易获得等特点，正在逐步被国内医疗机构所认可[5]。然而，不同地区、不同等级医院对临床诊断和科研的需求不同，国产磁共振设备在临床应用方面缺乏可以参考的依据。因而，开展科学全面的医用MRI临床需求调查研究，具有重要的实际意义。

本研究在前期工作[6]的基础上，对我国不同地区、不同等级医疗机构临床医师在临床及科研工作中对医用磁共振设备的需求情况进行调查，从而提炼出能够反映MRI设备临床功能需求的技术指标，为国产磁共振设备的研发提供参考。

1 材料与方法

1.1 调查对象

本研究由上海交通大学医学院附属瑞金医院牵头，联合上海交通大学附属第六人民医院等多家专业机构以及全国24个省市70家不同级别的医疗机构开展合作，调查对象覆盖了大部分我国在用磁共振品牌市场的用户。此次调查基于“问卷星”(https://www.sojump.com/)网络平台发布《医用磁共振临床需求调查表》，通过项目合作微信群、邮件等方式大范围收集我国不同等级医院MRI从业人员的临床需求。

1.2 研究方法

本研究在前期工作[6]的基础上，由多名影像诊断医师、医学工程师及统计学专家组成专家小组，运用Delphi法对《医用磁共振临床需求调查表》进行科学全面的优化。《医用磁共振临床需求调查表》包含5个部分，第一部分为“医疗机构基本信息调查”，内容包括调查对象所在地区、医院等级、岗位、职称和学历等，以此作为需求分析的基线。第二部分为“场强”需求调查，包括3.0 T、1.5 T、1.0 T、0.5 T及以下场强设备，目的是调查MRI从业人员对未来配置新设备的场强需求情况。第3、4、5部分分别为“临床诊断”“科学研究”和“未来趋势设备及技术”需求调查，共计54项需求指标，从磁共振技术应用的角度对从业人员展开需求调查。

参与人员采用10分制对各项需求指标进行评分，分数越高，代表需求程度越高。计算出不同等级医院MRI从业人员对各项需求指标评分的平均值，依据每个指标的平均得分进行需求程度分级，具体分级标准见表1。

2 结果

2.1 调查对象基本情况

2018年9月至2018年11月，共计回收来自全国21个省市的40家医院有效答卷246份(图1)。如图2所示，参与调查的三级甲等医院从业人员170人，占比69.1%，二级甲等医院从业人员49人，占比19.9%，三级乙等医院从业人员15人，占比6.1%，其他医院12人，占比4.8%。其中，MRI医师161人，MRI技师或工程师61人。具备高级职称人员98人，中级职称人员88人，初级职称人员56人。博士学历25人，硕士学历63人，学士及以下学历158人。

2.2 设备场强需求

2.2.1 整体需求

设备场强需求主要是指MRI从业人员对未来购置MRI新设备的需求。如图3所示，1.5 T及3.0 T磁共振设备更受磁共振从业人员的青睐。其中，77.9%的人表示需要3.0 T磁共振设备，74.2%的人表示需要1.5 T磁共振设备，而仅有不到5%的人表示需要1.0 T及以下MRI设备。

2.2.2 不同等级医院需求

如图4所示，3.0 T设备在三级甲等医院中需求最高，且需求随医院级别降低呈明显下降趋势，而1.5 T设备更受三级乙等医院及二级医院青睐。1.0 T及以下低场磁共振设备仅在三级乙等医院、二级甲等医院有需求，且需求程度较低。

2.3 临床应用需求

2.3.1 整体需求

如图5所示，从整体上来看，各等级医院对MRI设备在临床诊断、未来趋势设备及技术方面需求较高，分数均在8分以上，且差异不大。然而，各等级医院对科研方面的需求差异较大，表现为三级甲等医院需求最高，分数达7.83分，需求程度随医院等级降低而减小，二级乙等医院需求程度仅为3.3分。

2.3.2 临床诊断需求

临床诊断需求主要是指放射科医师在临床工作中对MRI诊断功能方面的需求。整体来看，27项技术指标平均得分均在7分以上，属于一级或二级需求指标。其中，一级需求指标有13项，包括扩散加权成像技术(9.48分)、非增强血管检查技术(8.95分)、乳腺检查抑脂技术(8.84分)等，需求得分均在8分以上。二级需求指标有14项，其中需求度相对较低的是假体成像(7.16分)、心肌灌注成像(7.32分)、扩散张量成像(7.36分)等。具体需求分级见表2。

2.3.3 科研需求

科研需求主要是指放射科医师在科研工作中对MRI技术的需求。整体来看，20项技术指标平均得分均在6～8分，属于二级需求指标。按照需求程度由高到低依次为：屏气三维磁共振胰胆管成像(magnetic resonance cholangiopancretography，MRCP)技术(7.76分)、大范围全脊椎成像(7.74分)、动脉自旋标记成像(7.67分)、全身扩散成像(7.66分)、磁共振波谱成像(7.64分)、血管壁成像(7.60分)、血管斑块成像(7.59分)、颈动脉斑块成分分析技术(7.58分)、肝脏脂肪定量技术(7.47分)、脑血氧水平依赖成像(7.34分)、静音扫描技术(7.31分)、动态增强电影技术(7.27分)、扩散峰度成像(7.17分)、化学交换饱和转移成像(7.12分)、冠脉非增强MRA(7.01分)、心肌活性检测成像(6.74分)、全心功能分析技术(6.71分)、心肌形变成像(6.68分)、心肌T1 mapping (6.66分)、心肌T2 mapping (6.65分)。

表1 需求分级标准Tab. 1 Standard for demand grading

2.3.4 未来趋势设备及技术需求

未来趋势设备反映了磁共振设备未来发展的方向。整体来看，7项技术指标平均得分均在8分以上，属于一级需求指标。按照需求程度由高到低依次为：儿童专用磁共振(8.44分)、开放式高场磁共振(8.42分)、关节专用磁共振(8.41分)、头部专用磁共振(8.35分)、乳腺专用磁共振(8.20分)、磁共振辅助局部治疗(8.11分)、磁共振引导放疗定位(8.03分)。

图1 问卷来源地域分布图2 医院等级、从业人员基本情况分布图图3 场强需求图4 不同等级医院场强需求程度图5 不同等级医院临床应用需求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 临床诊断需求分级Tab. 2 Grades of clinical diagnosis requirements

3 讨论

3.1 设备场强需求分析

本调查表明，医用1.5 T和3.0 T设备在临床应用中需求最高。不同等级医院对场强的需求存在一定差异，3.0 T设备在三级甲等医院中需求最高，且需求程度随医院级别降低呈明显下降趋势，而1.5 T设备更受三级乙等医院及二级医院青睐。大量研究表明，3.0 T设备的信噪比、空间分辨率、扫描速度和血管成像效果等均优于1.5 T设备[7-8]，但是3.0 T设备的购置成本、维修费用都很高，不适用于国内中小型医院。1.5 T超导磁共振设备能够满足大中型医院的日常诊断需求，兼具一定的科研能力，且采购成本、保修费用均低于3.0 T设备，高性价比是1.5 T超导磁共振设备快速发展的主要原因。1.0 T及以下大多为永磁型磁共振设备，购置价位适中，运营成本低廉，设备故障率低，图像质量基本可满足基层医院临床诊断的要求，在大中型医院需求较低。但是，随着分级诊疗制度的开展，国家医改政策要把患者留在基层医院就诊，而不是全部涌向大城市。医用磁共振设备需要依靠民族工业发展，真正做到降低成本，产品越来越普及，未来1.5 T高场磁共振设备在基层医院的需求可能会越来越大。

3.2 临床诊断需求分析

不同等级医院对各临床诊断技术指标需求均较高。笔者将临床诊断功能划分为血管扫描、功能成像、特殊部位成像、特殊扫描技术4个子类，8分以上(一级需求)的指标含11项，MRI设备产品的研发需要重点考虑这些临床功能的实现。其中，扩散加权成像技术(diffusion weighted imaging，DWI)需求最高，反映了其在日常临床工作中的重要价值。目前，DWI在神经系统、乳腺、肝脏、前列腺等器官的疾病诊断中应用越来越广泛[9-10]。但是，DWI对磁场的均匀性要求较高，易产生伪影和形变，另外随着b值升高，DWI图像信噪比显著下降，严重影响病灶观察，各设备厂商对于DWI技术的持续改进具有重大价值。

3.3 科研需求分析

不同等级医院在科研方面的需求差异较大，三级甲等医院需求最高，需求程度随医院等级降低而减小。这个趋势和不同等级医院对3.0 T设备的需求趋势相似，反映了3.0 T设备目前在临床科研中的主导地位。而对于科研需求不高的中小型医院，1.5 T设备既能承担临床诊断工作，又兼具部分科研能力，必然更受欢迎。具体来看，20项科研技术指标得分均在6～8分(二级需求)，需求较高的指标有屏气三维MRCP技术(7.76分)、大范围全脊椎成像(7.74分)、动脉自旋标记成像(7.67分)等，这些序列正在逐步向临床转化，共同的特点是扫描时间短，图像质量相对较高，因而需求程度更高。MRCP技术广泛应用于胰胆管系统疾病的诊断，临床中常用的呼吸触发3D-MRCP技术采集时间长，易受呼吸因素影响，图像运动伪影大。随着快速扫描技术如并行采集、压缩感知等的发展，屏气3D-MRCP技术受到广泛关注，其成像速度明显提高，且图像质量更佳，未来在临床具有很好的应用前景[11-12]。然而，屏气3D-MRCP的设备性能要求较高，对国产磁共振设备厂家是一个很大的挑战。

3.4 未来趋势设备及技术需求分析

不同等级医院对未来趋势设备需求均较高，得分均在8分以上(一级需求)。磁共振设备的发展趋势最终要和整个医学的发展趋势相适应，随着个体化医疗的发展，特殊部位、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。儿童磁共振检查具有无辐射、软组织对比度高的优势，在儿科疾病诊断中具有重要作用[13]。但是，儿童体型较小、配合度差，对MRI图像分辨率及扫描速度要求更高。因而，研发适用于儿童检查的专用线圈、提高成像速度及质量、提高检查舒适度是未来研究的重点。除此之外，磁共振辅助放疗(MR-image guided radiation therapy，MRIGRT)近几年也备受关注[14]，MRI具有无辐射、软组织分辨率高、功能成像等优势，可以辅助临床医生在治疗过程中精确定位靶区，进行靶区追踪治疗，并对治疗结果进行评估，为每一位患者提供个性化治疗。MR-IGRT目前已逐步应用于食管癌、乳腺癌、膀胱癌等肿瘤患者的治疗中[15-16]，相比其他放疗不仅大大缩短了总的放疗日程，而且在肿瘤的局部控制率及患者的总生存率方面有更大优势。

3.5 本研究的创新点及不足

需求分析是产品研发的基石，对产品的市场定位及未来发展方向起重要指导作用。国内外对磁共振设备的临床功能需求分析鲜有人报道，本研究在前期初步研究结果的基础上，对临床功能需求调查表进一步细化，尝试对不同等级医院的临床功能需求程度进行分级，为国产磁共振产品的研发提供参考。本研究尚有不足之处，由于调查范围有限，部分地区未被覆盖，且基层医院及专科医院样本量较小，不具有代表性，本研究未将其纳入分析，后续研究可以进一步扩大样本量，细化对象人群的类属，按照被调查人群的从业地区、医院类别、医院等级等对调研结果进行分层分析，以期获得更加精细的需求层次输出。