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(guān)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(xué)中的應(yīng)用，特別是在腦部中的作用。重點(diǎn)介紹了磁共振的歷史發(fā)展和其的優(yōu)缺點(diǎn)，并解釋了國內(nèi)外市場(chǎng)現(xiàn)狀和競(jìng)爭(zhēng)情況。在國內(nèi)技術(shù)有著明顯劣勢(shì)時(shí)，希望國內(nèi)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?nèi)粘Ｉ钪谐Ｕf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(xué)檢查的成像設(shè)備。腦部腫瘤是指生長(zhǎng)在顱腔的新生物，又稱顱內(nèi)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(zhuǎn)移侵入顱內(nèi)而形成，大都可產(chǎn)生頭痛、顱內(nèi)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(shè)備、器具、體外診斷試劑及校準(zhǔn)物、材料以及其他類似或者相關(guān)的物品，包括所需要的計(jì)算機(jī)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(xiàng)技術(shù)誕生之初曾被稱為核磁共振成像，到了20世紀(jì)80年代初，作為醫(yī)學(xué)新技術(shù)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(dān)心字母“N”可能會(huì)對(duì)磁共振成像的發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。另外，“nuclear”一詞還容易使醫(yī)院工作人員對(duì)磁共振室產(chǎn)生另一個(gè)核醫(yī)學(xué)科的聯(lián)想。因此，為了突出這一檢查技術(shù)不產(chǎn)生電離輻射的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)與使用放射性元素的核醫(yī)學(xué)相區(qū)別，放射學(xué)家和設(shè)備制造商均同意把“核磁共振成像術(shù)”簡(jiǎn)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(shù),簡(jiǎn)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(shù).它的全稱是：核磁共振電子計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)(簡(jiǎn)稱MRl)是利用核磁共振成像技術(shù)進(jìn)行醫(yī)學(xué)診斷的一種新穎的醫(yī)學(xué)影像技術(shù).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(yīng)用于物理、化學(xué)等領(lǐng)域,用作研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu).直到1971年,美國人達(dá)曼迪恩才提出,將核磁共振用于醫(yī)學(xué)的診斷,當(dāng)時(shí),未能被科學(xué)界所接受.然而,僅僅10年的時(shí)間,到1981年,就取得了人體全身核磁共振的圖像.使人們長(zhǎng)期以來,設(shè)想用無損傷的方法,既能取得活體器官和組織的詳細(xì)診斷圖像,又能監(jiān)測(cè)活體器官和組織中的化學(xué)成分和反應(yīng)的夢(mèng)想終于得以實(shí)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(shù),利用人體中的遍布全身的氫原子在外加的強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)受到射頻脈沖的激發(fā),產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象,經(jīng)過空間編碼技術(shù),用探測(cè)器檢測(cè)并接受以電磁形式放出的核磁共振信號(hào),輸入計(jì)算機(jī),經(jīng)過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)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(xì)、分辨率高,對(duì)比度好,信息量大,特別對(duì)軟組織層次顯示得好.使醫(yī)生如同直接看到了人體內(nèi)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(shù)前診斷不明而不得不進(jìn)行的開顱、開胸、開腹探查及其他的一些探查診斷性手術(shù),使病人避免了不必要的手術(shù)痛苦以及探查性手術(shù)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(yīng)用于臨床,對(duì)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(xué)影像學(xué)中的其他許多成像術(shù),而且不同于已有的成像術(shù),它是一項(xiàng)革命性的影像診斷技術(shù).因此,它對(duì)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(zhǔn)核磁共振機(jī)的商品化生產(chǎn),并開始臨床應(yīng)用.我國從1985年引進(jìn)第1臺(tái)核磁共振機(jī)至今已有超過1000臺(tái)在工作,目前醫(yī)生們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)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(yùn)動(dòng)引起的。不同的原子核，自旋運(yùn)動(dòng)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(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)之間存在一定的關(guān)系，大致分為三種情況。核磁共振用NMR(Nuclear Magnetic Resonance)為代號(hào)。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(nèi)外市場(chǎng)現(xiàn)狀與前景一直以來，在磁共振成像領(lǐng)域，有兩個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，一個(gè)是超導(dǎo)方向，又稱為高場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)一般 在1.5T-3T之間，國際上主要的生產(chǎn)廠商包括GE、西門子、飛利浦等國際公司；一個(gè)是永磁方向，又稱為低場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)在0.2T-0.35T之間。與超導(dǎo)系統(tǒng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)相比，低場(chǎng)磁共振成像領(lǐng)域現(xiàn)在主要是日本公司在主導(dǎo)市場(chǎng)，現(xiàn)在全 球每8臺(tái)低場(chǎng)磁共振成像系統(tǒng)里面就有1臺(tái)是日立的產(chǎn)品。中國企業(yè)生產(chǎn)永磁，具有資源上的優(yōu)勢(shì)，例如制作磁體的材料是稀土，而中國的稀土儲(chǔ)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(shí)、地利。 最早的原材料基地、制造基地起步，中國設(shè)備制造業(yè)正面臨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)的歷史機(jī)遇，那就是 從制造業(yè)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新性、核心技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)，無論是新加坡、韓國和我國臺(tái)灣的發(fā)展都遵循了這條路。 一直以來很多中國的消費(fèi)者認(rèn)為，只有國外的設(shè)備好，使用國外的設(shè)備，醫(yī)院地位相對(duì)就高。 其實(shí)隨著國內(nèi)的技術(shù)不斷加強(qiáng)，中國自主研發(fā)的產(chǎn)品已經(jīng)完全具備了和國外品牌產(chǎn)品同樣的技術(shù)含量，如何引導(dǎo)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(chǎn)品，讓醫(yī)院相信中國公司同樣能夠制造技術(shù)很領(lǐng)先的高端產(chǎn)品，同時(shí)打破消費(fèi)者對(duì)洋品牌的技術(shù)迷信，這是中國實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵。國內(nèi)外公司競(jìng)爭(zhēng)情況 目前國內(nèi)從事磁共振設(shè)備的廠家越來越多，聯(lián)影也不是唯一有能力設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造醫(yī)用1.5T、3.0T超導(dǎo)磁體公司。成都奧泰，GE的團(tuán)隊(duì)，最早開發(fā)了國內(nèi)的1.5T磁體；發(fā)展歷程|奧泰醫(yī)療系統(tǒng)有限責(zé)任公司南京豐盛，也能夠制造1.5T磁體，目前國內(nèi)有部分磁體由他家供應(yīng)；上海聯(lián)影，西門子的團(tuán)隊(duì)，有1.5T和3T的磁體；江蘇美時(shí)，哥大的華人團(tuán)隊(duì)，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(dǎo)磁體項(xiàng)目。這都說明，國內(nèi)的醫(yī)療器械行業(yè)正在不斷壯大，而且國內(nèi)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(rèn)清差距，團(tuán)結(jié)一致對(duì)外，發(fā)展中國的醫(yī)療設(shè)備。國外有很多強(qiáng)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(shè)備都較國內(nèi)的先進(jìn)，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(diǎn)1.在醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查方法中。其最突出的優(yōu)點(diǎn)，就是具有良好的軟組織分辨力，對(duì)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(jié)構(gòu)，并可準(zhǔn)確區(qū)分腦灰質(zhì)和白質(zhì)。 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(dòng)被檢查者的體位）。多平面，多參數(shù)成像技術(shù)，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(guān)系，即可精確定出病灶。故對(duì)許多病變的定性、定位和定量診斷有其獨(dú)特的優(yōu)越性，且無觀察死角。這是其他影像學(xué)檢查方法對(duì)此目前只能是望塵莫及。 3.屬無創(chuàng)性技術(shù)，并且無X線輻射損害，真正避免了其他影像學(xué)檢查，如X線或放射性核素掃描顯像等射線輻射對(duì)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(shí)所要承擔(dān)的額外痛苦和風(fēng)險(xiǎn)。 臨床應(yīng)用中的局限性1.MRI設(shè)備和檢查費(fèi)用昂貴，是目前影像學(xué)檢查中費(fèi)用較高的，僅次于PET。 2.MRI檢查持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，掃描速度遠(yuǎn)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(shí)間更長(zhǎng)。3.對(duì)病人的身體移動(dòng)非常敏感，易產(chǎn)生偽影，故不適于對(duì)急診和危急重病人進(jìn)行檢查。 4.MRI掃描倉內(nèi)有明顯噪聲，需病人密切合作，保持平靜，以免產(chǎn)生幽閉恐懼癥，從而導(dǎo)致檢查失敗。 5.MRI對(duì)鈣化、結(jié)石及骨皮質(zhì)不敏感，由于鈣化灶、結(jié)石及骨皮內(nèi)質(zhì)不含質(zhì)子或含量極少，故不能產(chǎn)生足夠的MRI信號(hào)，不利于診斷和鑒別診斷。 6.帶有心臟起搏器的患者絕對(duì)禁忌，因干擾可致停搏。 7.體內(nèi)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(jìn)行檢查，因金屬異物的移動(dòng)可能損害重要臟器和大血管。專利情況與分析 我國該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量從2000年左右開始整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，這是由于超導(dǎo)磁體應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的技術(shù)創(chuàng)新，國內(nèi)外申請(qǐng)人圍繞該技術(shù)提交了大量專利申請(qǐng)。從我國該領(lǐng)域主要申請(qǐng)人來看，前4位申請(qǐng)人是西門子、飛利浦、通用電氣和東芝，可見這些公司在MRI領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力雄厚。值得注意的是，在排名前4位的國外申請(qǐng)人中，西門子的申請(qǐng)總量遙遙領(lǐng)先，但近5年西門子提交的專利申請(qǐng)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(duì)較高，與這2家公司更新MRI設(shè)備的速度成正比。國內(nèi)申請(qǐng)人中，上海聯(lián)影、沈陽東軟近5年的專利申請(qǐng)量較為突出，可見這兩家公司的技術(shù)研發(fā)勢(shì)頭較猛。目前，上海聯(lián)影以240件專利申請(qǐng)位居總申請(qǐng)量的第5位。此外前10名申請(qǐng)人中還有深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、中國科學(xué)院電工研究所，可見在MRI領(lǐng)域，國內(nèi)申請(qǐng)人已經(jīng)占據(jù)一席之地，而且科研院所的研發(fā)實(shí)力不容小覷。在MRI領(lǐng)域的中國專利申請(qǐng)中，大部分申請(qǐng)人是企業(yè)，但是高校和科研院所也集中了相當(dāng)一批MRI的科研力量。我國企業(yè)可關(guān)注高校專利，考慮如何將高校的科研成果轉(zhuǎn)化到實(shí)際產(chǎn)品中，如何有效開展產(chǎn)學(xué)研的多方面合作，合理配置資源，從而提高國產(chǎn)MRI的綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。從我國該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的地域分布來看，上海專利申請(qǐng)量最大，占總申請(qǐng)量的20，其次是廣東，占總申請(qǐng)量的18，排在第3位的是北京，占總申請(qǐng)量的16，山東和江蘇申請(qǐng)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(xué)影像技術(shù)，在國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)的水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于欠發(fā)達(dá)地區(qū)的水平。盡管MRI技術(shù)研發(fā)集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，但這些地區(qū)的醫(yī)療影像市場(chǎng)大部分已被國外巨頭公司的產(chǎn)品所占據(jù)，市場(chǎng)較為飽和，國產(chǎn)設(shè)備進(jìn)入這些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的難度相對(duì)較大，而在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)，醫(yī)療影像設(shè)備的市場(chǎng)較大，國產(chǎn)設(shè)備可以此為突破口，逐漸擴(kuò)大市場(chǎng)。通過對(duì)MRI領(lǐng)域的國內(nèi)外專利申請(qǐng)情況進(jìn)行分析可知，國內(nèi)外申請(qǐng)人在該領(lǐng)域的研發(fā)活動(dòng)仍較為活躍，在未來一段時(shí)間內(nèi)MRI仍將代表高端醫(yī)學(xué)影像的發(fā)展趨勢(shì)。全球主要的MRI專利申請(qǐng)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(qǐng)，但近5年的研發(fā)投入有所回落，可能與其產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率較低有關(guān)。在此情況下，國內(nèi)企業(yè)一方面可關(guān)注西門子、飛利浦等國外申請(qǐng)人早期的專利布局情況，尋求新的突破口；同時(shí)，國內(nèi)申請(qǐng)人也可以通過PCT途徑或保護(hù)工業(yè)產(chǎn)權(quán)巴黎公約在國外獲得專利保護(hù)，從而加強(qiáng)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(zhì)發(fā)育不良。檢查費(fèi)用高和普及程度低，是磁共振檢查的缺點(diǎn)。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(duì)比劑即可顯示血管結(jié)構(gòu)等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。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(duì)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(jié)構(gòu)，故對(duì)血管、腫塊、淋巴結(jié)和血管結(jié)構(gòu)之間的相互鑒別，有其獨(dú)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(nèi)其它細(xì)小結(jié)構(gòu)，是診斷各種心臟病以及心功能檢查的可靠方法。參考文獻(xiàn)1.篇名：磁共振在腦癱診療中的研究進(jìn)展 作者：張朋;陳巖;劉鵬 期刊：中國醫(yī)療設(shè)備 年/月：2014/052.篇名：磁共振新技術(shù)DKI和IVIM在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 作者：黨玉