磁共振在腦部及腦部腫瘤中的作用

磁共振在腦部及腦部腫瘤中的作用關鍵詞：磁共振，腦部腫瘤，醫(yī)療器械摘要：本文介紹了磁共振在醫(yī)學中的應用，特別是在腦部中的作用。重點介紹了磁共振的歷史發(fā)展和其的優(yōu)缺點，并解釋了國內外市場現(xiàn)狀和競爭情況。在國內技術有著明顯劣勢時，希望國內公司努力研發(fā)，早日趕上國際前列的磁共振公司。The role of magnetic resonance in brain and brain tumorsKeywords: magnetic resonance, brain tumor, medical deviceSummary： This paper describes the application of magnetic resonance in medicine, especially in the brain. It mainly introduces the historical development of magnetic resonance and its advantages and disadvantages, and explains the current situation and competition situation of domestic and foreign market. In the domestic technology has a significant disadvantage, the hope that domestic companies to research and development, as soon as possible to catch up with the international forefront of magnetic resonance companies. 名詞示意：磁共振指的是自旋磁共振（spin magnetic resonance）現(xiàn)象。其意義上較廣，包含核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)、電子順磁共振（electron paramagnetic resonance, EPR）或稱電子自旋共振（electron spin resonance, ESR）。此外，人們日常生活中常說的磁共振，是指磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI），其是利用核磁共振現(xiàn)象制成的一類用于醫(yī)學檢查的成像設備。腦部腫瘤是指生長在顱腔的新生物，又稱顱內腫瘤、腦癌，可起源于腦、腦膜、神經(jīng)、血管及腦附件，或由身體的其他組織或臟器轉移侵入顱內而形成，大都可產生頭痛、顱內高壓及局灶性癥狀。腦瘤的發(fā)生率約為1.95.4人/（年10萬人），占全身各種腫瘤的1%3%。醫(yī)療器械是指直接或者間接用于人體的儀器、設備、器具、體外診斷試劑及校準物、材料以及其他類似或者相關的物品，包括所需要的計算機軟件。MRI也就是磁共振成像，英文全稱是：Magnetic Resonance Imaging。經(jīng)常為人們所利用的原子核有： 1H、11B、13C、17O、19F、31P。在這項技術誕生之初曾被稱為核磁共振成像，到了20世紀80年代初，作為醫(yī)學新技術的NMR成像（NMR Imaging）一詞越來越為公眾所熟悉。隨著大磁體的安裝，有人開始擔心字母“N”可能會對磁共振成像的發(fā)展產生負面影響。另外，“nuclear”一詞還容易使醫(yī)院工作人員對磁共振室產生另一個核醫(yī)學科的聯(lián)想。因此，為了突出這一檢查技術不產生電離輻射的優(yōu)點，同時與使用放射性元素的核醫(yī)學相區(qū)別，放射學家和設備制造商均同意把“核磁共振成像術”簡稱為“磁共振成像（MRI）”。磁共振的歷史及發(fā)展核磁共振成像術,簡稱核磁共振、磁共振或核磁,是80年代發(fā)展起來的一種全新的影像檢查技術.它的全稱是：核磁共振電子計算機斷層掃描術(簡稱MRl)是利用核磁共振成像技術進行醫(yī)學診斷的一種新穎的醫(yī)學影像技術.核磁共振是一種物理現(xiàn)象,早在1946年就被美國的布勞克和相塞爾等人分別發(fā)現(xiàn),作為一種分析手段廣泛應用于物理、化學等領域,用作研究物質的分子結構.直到1971年,美國人達曼迪恩才提出,將核磁共振用于醫(yī)學的診斷,當時,未能被科學界所接受.然而,僅僅10年的時間,到1981年,就取得了人體全身核磁共振的圖像.使人們長期以來,設想用無損傷的方法,既能取得活體器官和組織的詳細診斷圖像,又能監(jiān)測活體器官和組織中的化學成分和反應的夢想終于得以實現(xiàn).核磁共振完全不同于傳統(tǒng)的X線和CT,它是一種生物磁自旋成像技術,利用人體中的遍布全身的氫原子在外加的強磁場內受到射頻脈沖的激發(fā),產生核磁共振現(xiàn)象,經(jīng)過空間編碼技術,用探測器檢測并接受以電磁形式放出的核磁共振信號,輸入計算機,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理轉換,最后將人體各組織的形態(tài)形成圖像,以作診斷.核磁共振所獲得的圖像異常清晰、精細、分辨率高,對比度好,信息量大,特別對軟組織層次顯示得好.使醫(yī)生如同直接看到了人體內部組織那樣清晰、明了,大大提高了診斷效率.避免了許多以往因手術前診斷不明而不得不進行的開顱、開胸、開腹探查及其他的一些探查診斷性手術,使病人避免了不必要的手術痛苦以及探查性手術所帶來的副損傷及并發(fā)癥.所以它一出現(xiàn)就受到影像工作者和臨床醫(yī)生的歡迎,目前已普遍的應用于臨床,對一些疾病的診斷成為必不可少的檢查手段.核磁共振提供的信息量不但大于醫(yī)學影像學中的其他許多成像術,而且不同于已有的成像術,它是一項革命性的影像診斷技術.因此,它對疾病的診斷具有很大的潛在優(yōu)越性.80年代美國政府開始批準核磁共振機的商品化生產,并開始臨床應用.我國從1985年引進第1臺核磁共振機至今已有超過1000臺在工作,目前醫(yī)生們越來越認識到它在診斷各種疾病中的重要作用,其使用范圍也越來越廣泛.現(xiàn)代MRI已發(fā)展到3.0以上,立體三位MRI也已經(jīng)出現(xiàn),極大地提高了診斷水平。磁共振原理核磁共振主要是由原子核的自旋運動引起的。不同的原子核，自旋運動的情況不同，它們可以用核的自旋量子數(shù)I來表示。自旋量子數(shù)與原子的質量數(shù)和原子序數(shù)之間存在一定的關系，大致分為三種情況。核磁共振用NMR(Nuclear Magnetic Resonance)為代號。I為零的原子核可以看作是一種非自旋的球體，I為1/2的原子核可以看作是一種電荷分布均勻的自旋球體，1H，13C，15N，19F，31P的I均為1/2，它們的原子核皆為電荷分布均勻的自旋球體。I大于1/2的原子核可以看作是一種電荷分布不均勻的自旋橢圓體。國內外市場現(xiàn)狀與前景一直以來，在磁共振成像領域，有兩個發(fā)展趨勢，一個是超導方向，又稱為高場，場強一般 在1.5T-3T之間，國際上主要的生產廠商包括GE、西門子、飛利浦等國際公司；一個是永磁方向，又稱為低場，場強在0.2T-0.35T之間。與超導系統(tǒng)激烈的競爭相比，低場磁共振成像領域現(xiàn)在主要是日本公司在主導市場，現(xiàn)在全 球每8臺低場磁共振成像系統(tǒng)里面就有1臺是日立的產品。中國企業(yè)生產永磁，具有資源上的優(yōu)勢，例如制作磁體的材料是稀土，而中國的稀土儲量占到全球的70%，在材料上我國已經(jīng)做到了壟斷，在中國研發(fā)永磁可以說是占盡了天時、地利。 最早的原材料基地、制造基地起步，中國設備制造業(yè)正面臨著產業(yè)升級的歷史機遇，那就是 從制造業(yè)轉向創(chuàng)新性、核心技術研發(fā)與生產，無論是新加坡、韓國和我國臺灣的發(fā)展都遵循了這條路。 一直以來很多中國的消費者認為，只有國外的設備好，使用國外的設備，醫(yī)院地位相對就高。 其實隨著國內的技術不斷加強，中國自主研發(fā)的產品已經(jīng)完全具備了和國外品牌產品同樣的技術含量，如何引導這些醫(yī)院能夠支持民族企業(yè)，愿意安裝中國企業(yè)自己研發(fā)的產品，讓醫(yī)院相信中國公司同樣能夠制造技術很領先的高端產品，同時打破消費者對洋品牌的技術迷信，這是中國實現(xiàn)產業(yè)升級的關鍵。國內外公司競爭情況 目前國內從事磁共振設備的廠家越來越多，聯(lián)影也不是唯一有能力設計、研發(fā)、制造醫(yī)用1.5T、3.0T超導磁體公司。成都奧泰，GE的團隊，最早開發(fā)了國內的1.5T磁體；發(fā)展歷程|奧泰醫(yī)療系統(tǒng)有限責任公司南京豐盛，也能夠制造1.5T磁體，目前國內有部分磁體由他家供應；上海聯(lián)影，西門子的團隊，有1.5T和3T的磁體；江蘇美時，哥大的華人團隊，開發(fā)了1.5T、2T的磁體，2016年發(fā)布了小口徑7.0T的磁體。上述4家單位也都承接了國家“十二五”的超導磁體項目。這都說明，國內的醫(yī)療器械行業(yè)正在不斷壯大，而且國內外的一些核心研發(fā)人員也都是中國人。這種大好形式之下，沒有必要窩里斗，不要妄自菲薄，也要認清差距，團結一致對外，發(fā)展中國的醫(yī)療設備。國外有很多強有力的磁共振大公司，像西門子，飛利浦，GE，日本東芝等，很多設備都較國內的先進，所以需要大力發(fā)展本國的醫(yī)療與磁共振事業(yè)。磁共振特點1.在醫(yī)學影像學檢查方法中。其最突出的優(yōu)點，就是具有良好的軟組織分辨力，對比分辨率高。例如：它可以清楚地分辨肌肉、肌腱、筋膜、脂肪等軟組織結構，并可準確區(qū)分腦灰質和白質。 2.具有多方位任意切層的能力（包括橫軸位、冠狀位、矢狀位及任意斜位，而不必變動被檢查者的體位）。多平面，多參數(shù)成像技術，因此可清楚地顯示病變所在的部位、范圍以及和周圍組織器官的相互關系，即可精確定出病灶。故對許多病變的定性、定位和定量診斷有其獨特的優(yōu)越性，且無觀察死角。這是其他影像學檢查方法對此目前只能是望塵莫及。 3.屬無創(chuàng)性技術，并且無X線輻射損害，真正避免了其他影像學檢查，如X線或放射性核素掃描顯像等射線輻射對人體的損害。 4.無需造影劑即可清楚地顯示心臟和血管，免去了病人在接受插管和靜脈注射造影劑時所要承擔的額外痛苦和風險。 臨床應用中的局限性1.MRI設備和檢查費用昂貴，是目前影像學檢查中費用較高的，僅次于PET。 2.MRI檢查持續(xù)時間長，掃描速度遠不如CT，一般頭部掃描需30分鐘左右，特殊部位及臟器檢查時間更長。3.對病人的身體移動非常敏感，易產生偽影，故不適于對急診和危急重病人進行檢查。 4.MRI掃描倉內有明顯噪聲，需病人密切合作，保持平靜，以免產生幽閉恐懼癥，從而導致檢查失敗。 5.MRI對鈣化、結石及骨皮質不敏感，由于鈣化灶、結石及骨皮內質不含質子或含量極少，故不能產生足夠的MRI信號，不利于診斷和鑒別診斷。 6.帶有心臟起搏器的患者絕對禁忌，因干擾可致停搏。 7.體內有金屬，如假肢、彈片、止血夾、人工心瓣膜、固定用鋼板、螺釘、人工股骨頭等，不可進行檢查，因金屬異物的移動可能損害重要臟器和大血管。專利情況與分析 我國該領域專利申請量從2000年左右開始整體呈增長趨勢，這是由于超導磁體應用于磁共振成像系統(tǒng)是一項重要的技術創(chuàng)新，國內外申請人圍繞該技術提交了大量專利申請。從我國該領域主要申請人來看，前4位申請人是西門子、飛利浦、通用電氣和東芝，可見這些公司在MRI領域的技術實力雄厚。值得注意的是，在排名前4位的國外申請人中，西門子的申請總量遙遙領先，但近5年西門子提交的專利申請數(shù)量較低，東芝和日立的數(shù)量也較低，而飛利浦和通用電氣相對較高，與這2家公司更新MRI設備的速度成正比。國內申請人中，上海聯(lián)影、沈陽東軟近5年的專利申請量較為突出，可見這兩家公司的技術研發(fā)勢頭較猛。目前，上海聯(lián)影以240件專利申請位居總申請量的第5位。此外前10名申請人中還有深圳先進技術研究院、中國科學院電工研究所，可見在MRI領域，國內申請人已經(jīng)占據(jù)一席之地，而且科研院所的研發(fā)實力不容小覷。在MRI領域的中國專利申請中，大部分申請人是企業(yè)，但是高校和科研院所也集中了相當一批MRI的科研力量。我國企業(yè)可關注高校專利，考慮如何將高校的科研成果轉化到實際產品中，如何有效開展產學研的多方面合作，合理配置資源，從而提高國產MRI的綜合競爭實力。從我國該領域專利申請的地域分布來看，上海專利申請量最大，占總申請量的20，其次是廣東，占總申請量的18，排在第3位的是北京，占總申請量的16，山東和江蘇申請量分別居第4、第5，均占8%。該排名顯示了MRI作為高端醫(yī)學影像技術，在國內發(fā)達地區(qū)的水平遠遠高于欠發(fā)達地區(qū)的水平。盡管MRI技術研發(fā)集中在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，但這些地區(qū)的醫(yī)療影像市場大部分已被國外巨頭公司的產品所占據(jù)，市場較為飽和，國產設備進入這些經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的難度相對較大，而在經(jīng)濟欠發(fā)達的地區(qū)，醫(yī)療影像設備的市場較大，國產設備可以此為突破口，逐漸擴大市場。通過對MRI領域的國內外專利申請情況進行分析可知，國內外申請人在該領域的研發(fā)活動仍較為活躍，在未來一段時間內MRI仍將代表高端醫(yī)學影像的發(fā)展趨勢。全球主要的MRI專利申請集中在通用電氣、西門子、飛利浦這3家公司，東芝、日立盡管擁有較多的專利申請，但近5年的研發(fā)投入有所回落，可能與其產品的市場占有率較低有關。在此情況下，國內企業(yè)一方面可關注西門子、飛利浦等國外申請人早期的專利布局情況，尋求新的突破口；同時，國內申請人也可以通過PCT途徑或保護工業(yè)產權巴黎公約在國外獲得專利保護，從而加強海外專利布局。腦磁共振腦磁共振檢查通?？梢蕴峁┍饶XCT 更多的信息，是成像更清楚的一種檢查，有些異常在CT 上看不出來，但在磁共振上則能顯示清楚，例如，局灶性腦皮質發(fā)育不良。檢查費用高和普及程度低，是磁共振檢查的缺點。腦磁共振與CT相比，它具有無放射線損害，無骨性偽影，能多方面、多參數(shù)成像，有高度的軟組織分辨能力，不需使用對比劑即可顯示血管結構等獨特的優(yōu)點。幾乎適用于全身各系統(tǒng)的不同疾病，如腫瘤、炎癥、創(chuàng)傷、退行性病變以及各種先天性疾病的檢查。對顱腦、脊椎和脊髓病的顯示優(yōu)于CT。它可不用血管造影劑，即顯示血管的結構，故對血管、腫塊、淋巴結和血管結構之間的相互鑒別，有其獨到之處。它還有高于CT數(shù)倍的軟組織分辨能力，敏感地檢出組織成份中水含量的變化，因而常比CT更有效和更早地發(fā)現(xiàn)病變。MRI能清楚、全面地顯示心腔、心肌、心包及心內其它細小結構，是診斷各種心臟病以及心功能檢查的可靠方法。參考文獻1.篇名：磁共振在腦癱診療中的研究進展 作者：張朋;陳巖;劉鵬 期刊：中國醫(yī)療設備 年/月：2014/052.篇名：磁共振新技術DKI和IVIM在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 作者：黨玉