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移動便攜設備突破醫療影像使用限制

今年初,美國 FDA批準了全球首款移動式核磁共振(MRI)成像設備,主要用于兩歲以上患者頭部MRI檢查。這款只有傳統固定MRI設備重量十分之一的移動式MRI由美國Hyperfine Research公司開發,相對于大型MRI,它的單次檢查成本和功耗顯著降低。 未來幾年,小型化、便攜化將是醫學影像設備主要發展趨勢之一。 行業痛點催生小型化設備 近幾年,大多數醫學影像設備的系統架構較為成熟和穩定,沒有發生太大變化。以MRI設備為例,雖然MRI設備的磁力已經可以達到10.5T(一般醫院MRI設備的磁力只有1.5T或者3.0T),重量相當于3架波音737飛機。但MRI領域仍有3個主要問題始終沒有得到解決,這些問題同時也是醫學影像行業發展面臨的主要痛點。 首先是設備成本高,MRI檢查滲透率低。據Hyperfine Research創始人喬納森·羅斯伯格介紹,全球80%的人口無法負擔MRI檢查費用,且MRI檢查的平均等待時間長達15小時。在我國,高端影像檢查資源也不足。根據中國醫學裝備協會統計,截至2018年,我國CT保有量約為2.2萬臺;MRI保有量為9255臺,每臺機器日工作量和掃描量只有50位患者左右,門診預約MRI檢查的等待時間有時甚至長達1個月。 其次是操作流程復雜。大型MRI、CT設備需要專業操作人員,操作過程中還需要技師、護士和放射科醫師協作。 最后是對患者和環境要求嚴格;颊咴谶M行MRI掃描時,必須保持靜止、屏住呼吸,且需要在較黑暗和有噪音的環境中獨自待上近半小時,這對于兒童和老年患者來說難度較大。此外,MRI設備作為大型精密儀器,對于環境溫度和濕度也有特定要求。 此外,大型MRI、CT設備無法移動,需要將患者運送到放射科室或影像科室進行掃描,而轉運住院患者會增加其發生并發癥的風險。 顯然,將大型影像設備小型化、移動化,是解決上述問題,讓CT、MRI設備為更多人服務的有效途徑。 技術創新助力設備更小、更便攜 多年來,大型醫療器械廠商較少嘗試研發生產小型化設備的原因,除了考慮投入產出比外,技術難度高也是制約因素之一。 對于移動式MRI,Hyperfine Research公布的技術細節并不多,但從公開信息可以看到,其MRI實現小型化的核心原因是技術創新。 通常來說,MRI系統中,最大且最重要的部件是磁鐵。大多數MRI設備的磁感應強度是1.5T,稍高端的產品可以達到3.0T,磁鐵體積很大。Hyperfine Research能夠實現MRI設備小型化的關鍵原因在于,該設備使用磁鐵的磁感應強度只有0.064T。 目前,用于MRI設備的磁鐵主要有3種類型:永久磁鐵、電磁鐵、超導磁鐵。磁感應強度和成像質量息息相關。超導磁鐵和電磁鐵需要配備冷卻系統,這也是導致傳統MRI設備體積龐大最主要的原因之一。而移動式MRI使用的是永久磁鐵,不需要冷卻系統,因此設備體積較小。 電磁鐵和超導磁鐵有著強大的磁場,會吸附周圍的金屬物體,所以MRI檢測需要在封閉的室內進行。而小型化MRI磁鐵磁感應強度低,不需要在封閉的空間內啟動和操作,也降低了MRI設備對空間和環境的要求。 在小型化CT方面,目前成功推出產品的企業較多。在移動式CT的設計中,關鍵要解決輻射問題。西門子的移動式CT采用了伸縮式機架設計,在掃描過程中,放射源和機架遠離患者,以減少輻射散射;該設備在掃描采集期間底座保持不動,可以減少因設備運動引起的圖像偽影問題;此外,還配備了防護窗簾,可以附加在門架開口的前后,進一步減少對工作人員和鄰近患者的輻射。 醫學影像設備小型化背后另一大核心驅動因素,是跨界技術的融合。其中,人工智能數字化技術起到關鍵作用。成像損失是小型設備不可避免的問題,而人工智能、深度學習技術可以在有限的成像質量中實現高質量診斷。 拓寬MRI、CT應用場景 移動式醫學影像設備雖然集成了眾多尖端技術,但其圖像質量依然與大型影像設備不可同日而語。盡管無法完全替代大型設備,但移動式產品可以補足大型設備在臨床應用上的短板,拓寬醫學影像設備的使用場景?偟膩碚f,移動式MRI、CT設備可以在急診、重癥監護室(ICU)、床旁診斷等場景中有效發揮作用,讓醫學影像檢查從影像科室、放射科室轉移到患者所在的任何地方。 急診方面,在美國,移動式CT主要配備在移動卒中單元中,用來快速診斷和治療中風患者。移動卒中單元是一種專門用于迅速診斷和治療中風患者的救護車,配備有移動CT和其他重要檢驗設備,使很多卒中患者能夠在發病后60分鐘的黃金時間內獲得及時有效治療。 此外,移動式MRI、CT還可用于床旁診斷和ICU等場景中,以減少患者移動,降低不良事件發生風險。對于很多ICU和神經外科患者而言,移動可能會增加臨床風險。MRI、CT設備是精密儀器,對穩定性要求很高,所以大部分醫學影像檢查室都在醫院的一樓或者地下室,這為患者轉運帶來了不小的挑戰。而移動式MRI、CT可以很好地解決這一問題。 移動式CT配備在手術室中,可輔助醫生進行術前、術中、術后檢測,為手術醫生提供更真實的病理數據;手術患者也不必再轉運至門診樓放射科進行檢測,規避了轉運風險,提高了手術質量。 小型MRI的另一大應用場景就是新生兒科。出生時有早產、窒息、缺氧等現象的新生兒,通常需要通過MRI掃描來了解其頭部結構,且治療過程需要多次進行MRI檢查。此外,移動式MRI市場還有機會擴展至基層醫療機構。不過,雖然移動式CT、MRI在應用場景上的想象空間很大,但從現階段來看,成為主流產品仍需時日。 對于醫學影像行業來說,提高醫學成像精度是未來發展的重要方向。與此同時,醫學影像設備的小型化、便攜化和數字化潮流同樣不容忽視。 (摘自中國醫藥報)


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