MRI组成部分、临床应用、产业链及技术难点有哪些?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/09/22 10:07

MRI 是一种生物磁自旋成像技术。

MRI 利用原子核自旋运动的特点,在外加磁场作用 下,经射频脉冲激后产生信号,用探测器收录,后经电子计算机处理获得图像。基于成像 原理,一般将 MRI 设备分成五大组成部分:主磁体、梯度系统、射频系统、计算机系统和其他辅助设备。从主磁体看,超导 MRI 为市场主流设备;从磁场强度看,临床已有 1.5T、 3.0T、5.0T、7.0T 设备,其中国内 1.5T 保有量最高。

MRI 设备临床应用广泛,尤其适用于软组织病变诊断。区别于 X 射线和 CT,MRI 无 辐射、安全性好,所获得的图像具有清晰、精细、分辨率高、对比度好及信息量大等特点, 对软组织层次显示具有显著优势。目前 MRI 已应用于全身各系统的成像诊断,其中效果最 佳的是颅脑及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。

MRI 产业链上游零部件成本占比高,国产化率低,中游利润被挤压,亟需提高供应链 国产化水平。 中游整机生产主要涉及组装集成,终点是医疗器械证注册,技术壁垒相对较低(少数 公司具备自产核心零部件的能力),国产厂商率先崛起,包括联影、贝斯达、东软、万东、 朗润等国产品牌的产品性能持续追赶,市占率呈稳步上升态势。据灼识咨询预测,22 年中 国 MRI 市场规模(出厂价)112.4 亿元。国产品牌市场占比约 30%。

上游国产化进程相对落后,主要因核心部件开发涉及多学科,精密制造技术复杂,需 要企业长期的研发投入和跨领域技术积淀。从联影医疗、万东医疗等 MRI 成本结构看,原 材料约占总成本的 90%。其中,磁体成本占比最高,据医疗器械创新网,1.5T 磁体约占原 材料成本的 30%~40%,3.0T 磁体约占原材料成本的 50%~60%。国外磁体厂商主要为英 国牛津(Oxford)、德国布鲁克(Bruker)、日本三菱、GPS 等,国内主要为辰光医疗、 宁波健信、西部聚源(西部超导子公司)等。 下游涉及各级医疗机构,体检机构与独立医学影像中心,监管政策(配置证管理等) 及医疗机构检查需求共同决定对 MRI 设备采购。

超导磁体、梯度系统、射频系统为 MRI 三大核心硬件,技术难点各不相同但壁垒都高, 主要体现在设计和工艺。

(1)超导磁体是磁共振成像基础。技术难点包括磁场设计、磁体制造、磁场调试等。 1)超导磁体属于多部件集成系统,电磁参数和材料选择与应用场景高度相关,需要反复迭 代修改形状至成型;2)磁场越高,需要的超导线越长,超高场(3.0T 以上)需要近百公里 超导线精密绕制,对绕线、浸渍、接线等生产工艺要求严苛;3)超导线产生超强磁场需要 低温 4.2K 环境(约为-268.8℃),通常通过液氦和抽真空方式建立,需要制冷系统、磁体 骨架搭建、真空浸渍效果和焊接工艺等的良好匹配;4)磁场均匀度是决定影像空间分别率 和信噪比的基本因素,MRI 设备对磁场均匀性要求极高,达到 ppm(百万分之一)量级的 变化幅度,需要成熟的主动/被动匀场技术做支撑。

(2)梯度系统主要用于空间定位,提高检测物体空间分辨率和层面选择成像。关键部 件梯度线圈的设计思路成熟,技术难点在工艺改进,保证装配精度和一致性;梯度放大器 重在设计优化,其性能高低是决定最大梯度场强和最大梯度切换率的基础。

(3)射频系统作用是实施射频激励并接收和处理 MR 信号。因 MR 信号只有微伏(μ V)的数量级,对射频系统的灵敏度和放大倍数要求很高。关键部件射频探测器的技术难点 在于设计,需要根据人体各个部位的不同形状、大小,需要制成不同尺寸和类型的线圈, 以获得最佳图像质量。对射频放大器的设计重在保证高功率输出,并要在工艺上保证射频 放大器运行的稳定、耐久和可靠。

公司为 MRI 核心部件国产化先驱,逐步构建自有产品矩阵,打破外资厂商在磁体、梯 度、射频等领域的长期垄断地位。截至目前,公司 1.5T 谱仪软件自研成功,成为国内继联 影医疗之后具备产业闭环能力的行业参与者。