磁共振在脑部及脑部肿瘤中的作用

磁共振在脑部及脑部肿瘤中的作用关键词：磁共振，脑部肿瘤，医疗器械摘要：本文介绍了磁共振在医学中的应用，特别是在脑部中的作用。重点介绍了磁共振的历史发展和其的优缺点，并解释了国内外市场现状和竞争情况。在国内技术有着明显劣势时，希望国内公司努力研发，早日赶上国际前列的磁共振公司。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. 名词示意：磁共振指的是自旋磁共振（spin magnetic resonance）现象。其意义上较广，包含核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)、电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance, EPR）或称电子自旋共振（electron spin resonance, ESR）。此外，人们日常生活中常说的磁共振，是指磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI），其是利用核磁共振现象制成的一类用于医学检查的成像设备。脑部肿瘤是指生长在颅腔的新生物，又称颅内肿瘤、脑癌，可起源于脑、脑膜、神经、血管及脑附件，或由身体的其他组织或脏器转移侵入颅内而形成，大都可产生头痛、颅内高压及局灶性症状。脑瘤的发生率约为1.95.4人/（年10万人），占全身各种肿瘤的1%3%。医疗器械是指直接或者间接用于人体的仪器、设备、器具、体外诊断试剂及校准物、材料以及其他类似或者相关的物品，包括所需要的计算机软件。MRI也就是磁共振成像，英文全称是：Magnetic Resonance Imaging。经常为人们所利用的原子核有： 1H、11B、13C、17O、19F、31P。在这项技术诞生之初曾被称为核磁共振成像，到了20世纪80年代初，作为医学新技术的NMR成像（NMR Imaging）一词越来越为公众所熟悉。随着大磁体的安装，有人开始担心字母“N”可能会对磁共振成像的发展产生负面影响。另外，“nuclear”一词还容易使医院工作人员对磁共振室产生另一个核医学科的联想。因此，为了突出这一检查技术不产生电离辐射的优点，同时与使用放射性元素的核医学相区别，放射学家和设备制造商均同意把“核磁共振成像术”简称为“磁共振成像（MRI）”。磁共振的历史及发展核磁共振成像术,简称核磁共振、磁共振或核磁,是80年代发展起来的一种全新的影像检查技术.它的全称是：核磁共振电子计算机断层扫描术(简称MRl)是利用核磁共振成像技术进行医学诊断的一种新颖的医学影像技术.核磁共振是一种物理现象,早在1946年就被美国的布劳克和相塞尔等人分别发现,作为一种分析手段广泛应用于物理、化学等领域,用作研究物质的分子结构.直到1971年,美国人达曼迪恩才提出,将核磁共振用于医学的诊断,当时,未能被科学界所接受.然而,仅仅10年的时间,到1981年,就取得了人体全身核磁共振的图像.使人们长期以来,设想用无损伤的方法,既能取得活体器官和组织的详细诊断图像,又能监测活体器官和组织中的化学成分和反应的梦想终于得以实现.核磁共振完全不同于传统的X线和CT,它是一种生物磁自旋成像技术,利用人体中的遍布全身的氢原子在外加的强磁场内受到射频脉冲的激发,产生核磁共振现象,经过空间编码技术,用探测器检测并接受以电磁形式放出的核磁共振信号,输入计算机,经过数据处理转换,最后将人体各组织的形态形成图像,以作诊断.核磁共振所获得的图像异常清晰、精细、分辨率高,对比度好,信息量大,特别对软组织层次显示得好.使医生如同直接看到了人体内部组织那样清晰、明了,大大提高了诊断效率.避免了许多以往因手术前诊断不明而不得不进行的开颅、开胸、开腹探查及其他的一些探查诊断性手术,使病人避免了不必要的手术痛苦以及探查性手术所带来的副损伤及并发症.所以它一出现就受到影像工作者和临床医生的欢迎,目前已普遍的应用于临床,对一些疾病的诊断成为必不可少的检查手段.核磁共振提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术,而且不同于已有的成像术,它是一项革命性的影像诊断技术.因此,它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性.80年代美国政府开始批准核磁共振机的商品化生产,并开始临床应用.我国从1985年引进第1台核磁共振机至今已有超过1000台在工作,目前医生们越来越认识到它在诊断各种疾病中的重要作用,其使用范围也越来越广泛.现代MRI已发展到3.0以上,立体三位MRI也已经出现,极大地提高了诊断水平。磁共振原理核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核，自旋运动的情况不同，它们可以用核的自旋量子数I来表示。自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系，大致分为三种情况。核磁共振用NMR(Nuclear Magnetic Resonance)为代号。I为零的原子核可以看作是一种非自旋的球体，I为1/2的原子核可以看作是一种电荷分布均匀的自旋球体，1H，13C，15N，19F，31P的I均为1/2，它们的原子核皆为电荷分布均匀的自旋球体。I大于1/2的原子核可以看作是一种电荷分布不均匀的自旋椭圆体。国内外市场现状与前景一直以来，在磁共振成像领域，有两个发展趋势，一个是超导方向，又称为高场，场强一般 在1.5T-3T之间，国际上主要的生产厂商包括GE、西门子、飞利浦等国际公司；一个是永磁方向，又称为低场，场强在0.2T-0.35T之间。与超导系统激烈的竞争相比，低场磁共振成像领域现在主要是日本公司在主导市场，现在全 球每8台低场磁共振成像系统里面就有1台是日立的产品。中国企业生产永磁，具有资源上的优势，例如制作磁体的材料是稀土，而中国的稀土储量占到全球的70%，在材料上我国已经做到了垄断，在中国研发永磁可以说是占尽了天时、地利。 最早的原材料基地、制造基地起步，中国设备制造业正面临着产业升级的历史机遇，那就是 从制造业转向创新性、核心技术研发与生产，无论是新加坡、韩国和我国台湾的发展都遵循了这条路。 一直以来很多中国的消费者认为，只有国外的设备好，使用国外的设备，医院地位相对就高。 其实随着国内的技术不断加强，中国自主研发的产品已经完全具备了和国外品牌产品同样的技术含量，如何引导这些医院能够支持民族企业，愿意安装中国企业自己研发的产品，让医院相信中国公司同样能够制造技术很领先的高端产品，同时打破消费者对洋品牌的技术迷信，这是中国实现产业升级的关键。国内外公司竞争情况 目前国内从事磁共振设备的厂家越来越多，联影也不是唯一有能力设计、研发、制造医用1.5T、3.0T超导磁体公司。成都奥泰，GE的团队，最早开发了国内的1.5T磁体；发展历程|奥泰医疗系统有限责任公司南京丰盛，也能够制造1.5T磁体，目前国内有部分磁体由他家供应；上海联影，西门子的团队，有1.5T和3T的磁体；江苏美时，哥大的华人团队，开发了1.5T、2T的磁体，2016年发布了小口径7.0T的磁体。上述4家单位也都承接了国家“十二五”的超导磁体项目。这都说明，国内的医疗器械行业正在不断壮大，而且国内外的一些核心研发人员也都是中国人。这种大好形式之下，没有必要窝里斗，不要妄自菲薄，也要认清差距，团结一致对外，发展中国的医疗设备。国外有很多强有力的磁共振大公司，像西门子，飞利浦，GE，日本东芝等，很多设备都较国内的先进，所以需要大力发展本国的医疗与磁共振事业。磁共振特点1.在医学影像学检查方法中。其最突出的优点，就是具有良好的软组织分辨力，对比分辨率高。例如：它可以清楚地分辨肌肉、肌腱、筋膜、脂肪等软组织结构，并可准确区分脑灰质和白质。 2.具有多方位任意切层的能力（包括横轴位、冠状位、矢状位及任意斜位，而不必变动被检查者的体位）。多平面，多参数成像技术，因此可清楚地显示病变所在的部位、范围以及和周围组织器官的相互关系，即可精确定出病灶。故对许多病变的定性、定位和定量诊断有其独特的优越性，且无观察死角。这是其他影像学检查方法对此目前只能是望尘莫及。 3.属无创性技术，并且无X线辐射损害，真正避免了其他影像学检查，如X线或放射性核素扫描显像等射线辐射对人体的损害。 4.无需造影剂即可清楚地显示心脏和血管，免去了病人在接受插管和静脉注射造影剂时所要承担的额外痛苦和风险。 临床应用中的局限性1.MRI设备和检查费用昂贵，是目前影像学检查中费用较高的，仅次于PET。 2.MRI检查持续时间长，扫描速度远不如CT，一般头部扫描需30分钟左右，特殊部位及脏器检查时间更长。3.对病人的身体移动非常敏感，易产生伪影，故不适于对急诊和危急重病人进行检查。 4.MRI扫描仓内有明显噪声，需病人密切合作，保持平静，以免产生幽闭恐惧症，从而导致检查失败。 5.MRI对钙化、结石及骨皮质不敏感，由于钙化灶、结石及骨皮内质不含质子或含量极少，故不能产生足够的MRI信号，不利于诊断和鉴别诊断。 6.带有心脏起搏器的患者绝对禁忌，因干扰可致停搏。 7.体内有金属，如假肢、弹片、止血夹、人工心瓣膜、固定用钢板、螺钉、人工股骨头等，不可进行检查，因金属异物的移动可能损害重要脏器和大血管。专利情况与分析 我国该领域专利申请量从2000年左右开始整体呈增长趋势，这是由于超导磁体应用于磁共振成像系统是一项重要的技术创新，国内外申请人围绕该技术提交了大量专利申请。从我国该领域主要申请人来看，前4位申请人是西门子、飞利浦、通用电气和东芝，可见这些公司在MRI领域的技术实力雄厚。值得注意的是，在排名前4位的国外申请人中，西门子的申请总量遥遥领先，但近5年西门子提交的专利申请数量较低，东芝和日立的数量也较低，而飞利浦和通用电气相对较高，与这2家公司更新MRI设备的速度成正比。国内申请人中，上海联影、沈阳东软近5年的专利申请量较为突出，可见这两家公司的技术研发势头较猛。目前，上海联影以240件专利申请位居总申请量的第5位。此外前10名申请人中还有深圳先进技术研究院、中国科学院电工研究所，可见在MRI领域，国内申请人已经占据一席之地，而且科研院所的研发实力不容小觑。在MRI领域的中国专利申请中，大部分申请人是企业，但是高校和科研院所也集中了相当一批MRI的科研力量。我国企业可关注高校专利，考虑如何将高校的科研成果转化到实际产品中，如何有效开展产学研的多方面合作，合理配置资源，从而提高国产MRI的综合竞争实力。从我国该领域专利申请的地域分布来看，上海专利申请量最大，占总申请量的20，其次是广东，占总申请量的18，排在第3位的是北京，占总申请量的16，山东和江苏申请量分别居第4、第5，均占8%。该排名显示了MRI作为高端医学影像技术，在国内发达地区的水平远远高于欠发达地区的水平。尽管MRI技术研发集中在经济发达地区，但这些地区的医疗影像市场大部分已被国外巨头公司的产品所占据，市场较为饱和，国产设备进入这些经济发达地区的难度相对较大，而在经济欠发达的地区，医疗影像设备的市场较大，国产设备可以此为突破口，逐渐扩大市场。通过对MRI领域的国内外专利申请情况进行分析可知，国内外申请人在该领域的研发活动仍较为活跃，在未来一段时间内MRI仍将代表高端医学影像的发展趋势。全球主要的MRI专利申请集中在通用电气、西门子、飞利浦这3家公司，东芝、日立尽管拥有较多的专利申请，但近5年的研发投入有所回落，可能与其产品的市场占有率较低有关。在此情况下，国内企业一方面可关注西门子、飞利浦等国外申请人早期的专利布局情况，寻求新的突破口；同时，国内申请人也可以通过PCT途径或保护工业产权巴黎公约在国外获得专利保护，从而加强海外专利布局。脑磁共振脑磁共振检查通常可以提供比脑CT 更多的信息，是成像更清楚的一种检查，有些异常在CT 上看不出来，但在磁共振上则能显示清楚，例如，局灶性脑皮质发育不良。检查费用高和普及程度低，是磁共振检查的缺点。脑磁共振与CT相比，它具有无放射线损害，无骨性伪影，能多方面、多参数成像，有高度的软组织分辨能力，不需使用对比剂即可显示血管结构等独特的优点。几乎适用于全身各系统的不同疾病，如肿瘤、炎症、创伤、退行性病变以及各种先天性疾病的检查。对颅脑、脊椎和脊髓病的显示优于CT。它可不用血管造影剂，即显示血管的结构，故对血管、肿块、淋巴结和血管结构之间的相互鉴别，有其独到之处。它还有高于CT数倍的软组织分辨能力，敏感地检出组织成份中水含量的变化，因而常比CT更有效和更早地发现病变。MRI能清楚、全面地显示心腔、心肌、心包及心内其它细小结构，是诊断各种心脏病以及心功能检查的可靠方法。参考文献1.篇名：磁共振在脑瘫诊疗中的研究进展 作者：张朋;陈岩;刘鹏 期刊：中国医疗设备 年/月：2014/052.篇名：磁共振新技术DKI和IVIM在中枢神经系统的研究现状 作者：党玉