MRI的选购定位

MRIMRI 的选购定位的选购定位 MRI 具有高组织分辨力 空间分辩力和无硬性伪迹 无放射损伤等诸多优 点 同时在不同对比剂的条件下 可测量血管和心脏的血液变化 因此自问世 以来迅速被应用于临床 我院是豫西地区一家拥有 800 张床位的大型综合性三甲医院 自 1997 年 4 月配备第一台 0 3T MRI 设备以来 解决了大量的临床问题 但随着 MRI 技 术的飞速发展 随着医疗技术的不断进步 低场 MRI 已明显不能满足我院的临 床需要 选购一台适合我院院情的 MRI 设备显得迫在眉睫 考虑到 MRI 系统是一个技术含量高 资金投入大的医学设备 对每个医疗 单位来讲 对 MRI 的选购都是不小的开支 因此医院的有关领导和采购人员对 MRI 的购买都抱着非常慎重的态度 反复比较资金的投入量 运行成本 付款 方式 资金回收年限 维修费用 售后服务水平 功能配置 图像质量等多方 因素 我们作出了以下购机定位 1 品牌定位 MRI 自诞生到现在 在无数次的技术和市场较量中 有三家杰出的企业脱 颖而出 他们分别是来自美国的 GE 来自德国的 Siemens 和来自荷兰的 Philips 早在上世纪 80 年代 三大公司就先后推出自己的第一代产品 经过 20 年的 持续发展 三家厂商的 MRI 产品都更趋成熟 服务也走向完善 在全球市场具 有明显的优势 全球第一台 1 5T 全身磁共振系统于 1 984 年在 GE 诞生 GE 在目前全球的市场中 占据了最大的市场份额 在中国大陆 有近 400 家医院 采购了 GE 的磁共振产品 顽强地占据着中国大陆地区 MRI 市场的半壁江山 从 0 2T 到 7 0T GE 精心打造总计超过 20 种的 SIGNA 品牌的产品 国际上 MRI 的商品机技术在 90 年前后经历过一次飞跃性的发展 1990 年前的 MRI 系统互不兼容 也不能直接升级 90 年后 优秀的 MRI 系统开始 提供升级平台 方便新技术不断的扩展 经过多方比较我院最终决定选购 GE 公司产品 2 技术参数及设备定位 2 1 主磁场强度 主磁场强度的单位是特斯拉 T 它是衡量磁体性能的主要指标 由于场 强的提高要以更高的技术支持为前提 高场强系统往往其整体性能普遍提高 所以习惯上常以主磁场强度作为整个磁共振系统最具代表性的性能参数 在一 定范围内主磁场强度增加可以提高图像的信噪比 SNR 一般情况下 主磁 场强度的高低可以反映图像信噪比情况 因此一般磁共振设备的场强越高越好 当然也不能无限增加 因为超高的磁场强度对人体的生物作用尚不能肯定 而且 3T 设备产生的腹部器官影像缺乏对比 且有较多的化学位移伪影 通常为了得到更好的图像信躁比 就需要更高的场强 而目前提高场强的 办法就是采用超导磁体 场强 0 5T 以上的系统多为超导磁体 这种磁体的优 点除了上述的信噪比较高以外 还表现在磁场的均匀性 稳定性 因此可以获 得高精度的图像 它的缺点是磁体结构复杂 需定期补充液氦 另外 超导磁 体需要额外的制冷设备为液氦容器降温 因此运行成本较高 而且也增加了系 统故障机率 低场强的磁体多为永磁型磁体 场强一般为 0 1T 0 3T 它的缺点是场 强较低 均匀性差 对温度变化非常敏感 因此使用中对磁体室的环境温度要 求较苛刻 而且重量较大 其优点是结构简单 造价低 不消耗能量 较低的 维护费用是其突出的优点 开放式磁体以往只在低场系统采用 近年中场超导开放式 MR 设备进一步 普及 此型设备即使开放型设备具有了高中场的优势 又同时具有了开放型设 备的应用优点 为介入操作 儿童医院等应用领域提供了理想选择 磁场的均匀性也很重要 它是以主磁场的百万分之一 ppm 为偏差单位 表示的 均匀性好意味着可得到较高质量的图像 采用超导高场磁体产生一定 强度的化学位移效应且达到较好的磁场均匀性 保证不同质子间的磁场均匀性 频率偏差小于化学位移产生的频率差异 是进行 MRS 必须具备的前提条件 根据我院具体情况认为速度和高分辨率是应用中要考虑的主要问题 因此 1 0T 或 1 5T 设备则更具优点 考虑我院是一所综合性教学医院要兼顾临床 应用 教学研究 竞争压力和升级等目的 最终定位场强为 1 5T 2 2 梯度场强和切换率 梯度磁场的主要作用是完成 MR 信号的空间定位 此外一些快速扫描 序列及梯度回波也有赖于梯度场的作用 它的性能决定了扫描速度 空间分辨 率以及图像几何失真度 良好的梯度性能也是一些特殊序列得以实现的前提 梯度系统包括梯度功率放大器和梯度线圈 目前市场上的梯度功率放大器 均 采用传统的开关式梯度功率放大器技术 描述梯度磁场的主要参数有 梯度磁场强度 指梯度场能够达到的最大值 单位为 mT m 在射频 带宽一定的前提下 梯度场越强 就可以采用越薄的扫描层厚 即影响着系统 的空间分辨率和最小 FOV 高场机器场强可达 40mT m 梯度场切换率 反映梯度场到达某一预定值的速度 单位是 mT m ms 上升快就可以提高扫描速度 高场机器的切换率一般为 50mT m ms 120mT m ms 有效容积 指主磁体中心区域其梯度场能够满足一定线性要求的空间 区域 这个区域越大 成像区域的限制就越小 梯度磁场的线性 是衡量梯度磁场平衡性的指标 即在有效容积内 梯度场强随空间位置的变化的线性程度 线性好 表明梯度场精确 图像质量 就好 近两年 MR 系统的梯度场强和切换率明显提高 梯度性能明显提高 但过高的梯度性能参数将对病人产生有害刺激 梯度磁场与切换率的提升是各家公司 各种类型 MR 设备在允许的条 件范围内不断改进的方向之一 GE 的 Signa TwinSpeed 1 5T 比普通的磁共振 最核心也是最革命的改变是以两套梯度系统代替了传统的一套梯度系统 GE 推 出的双梯度系统 即在常规梯度基础上附加梯度线圈 通过两个梯度系统的叠 加 在局部范围内达到较高的梯度场强 这是一种非常实用的双梯度技术 即 梯度场与切换率分别由两个梯度线圈决定 小线圈的梯度场 切换率为 40mT m 150mT m ms 大线圈的梯度场 切换率为 23mT m 80mT m ms 两个梯度可据视野 FOV 不同自动切换 FOV 超过 35cm 时自动改用大线 圈 众所周知 近年来磁共振技术发展突飞猛进 各种新技术 新软件层 出不穷 尤其是在心血管系统和神经系统方面更成为大热点 这主要是有赖于 梯度场强和梯度切换率的大大提高 采购建议 基于双梯度系统的磁共振的优点对医院的管理者和临床医 生都有很实际的意义 首先 是磁共振投资的保证 对绝大多数的能购买 MRI 产品的医院来讲 他们只有能力购买一台磁共振 而不是两台 因此他们不得 不面临的问题是只能在购买心脏专用核磁和可做大范围检查的全身扫描核磁之 间作出选择 Signa TwinSpeed 双梯度磁共振解决了医院领导的难题 降低了他 们投资的风险 因为基于双梯度系统的磁共振既能提供优质的心脏磁共振扫描 业务 也能满足其它常规的全身扫描需求 其次 成像质量有保证 双梯度磁 共振提高了头部及周围动脉血管造影的质量 可以使医生在做心外手术之前研 究心肌组织的功能 能无创地检查心脏形态 心脏血流供应以及心肌工作状态 梯度系统的冷却方式一般采用风冷散热 近年由于梯度功率的增大 需要更加有效的散热措施 高场系统逐步采用水冷散热形式 前者方式简单 但噪音较大且容易使梯度设备吸附灰尘 后者冷却效率更高 噪音降低 但需 要额外附加制冷系统 2 3 射频功率 射频系统的主要功能是实施射频激励并收集 MR 信号 射频系统主要 由射频功率放大器和射频线圈组成 功率放大是射频发射单元的主要功能 一 般要求它不仅能够输出足够的功率 还要有一定宽度的频带和非常好的线性 一般来说 共振频率和射频吸收随着场强增加而升高 因此随着场强的增加磁 共振成像需要更高射频能量配合 高场机器应用中要测量患者体重 以保证患 者的射频吸收总量在安全限度之内 在场强一样的前提下 较大的射频功率可 以保证体重较重的患者也能获得清晰图像 目前绝大多数公司在低场 MR 系 统上使用的射频功率为 5kW 10kW 中场系统为 10kW 15kW 高场系统一般为 15kW 25kW 射频线圈 MRI 图像质量的好环与射频线圈的性能有着极为密切的关 系 因而该领域的发展也十分迅速 诸如多通道相控接收线圈技术 发射 接 收线圈的适时动态去耦合技术 低噪音系数的前置放大器技术 此外 线圈的 种类繁多 应详细了解各种线圈的功能用途 具有 8 通道的阵列射频线圈 GE 着眼于优化射频信号 此外 各 公司对表面线圈均有更新的设计 如与一体化自由组合线圈 philips 等 一 些小的专门开发线圈的公司也有各类可与各种 MR 设备匹配的各类专用线圈展 出 如全身的柔性阵列线圈 特殊的小关节线圈等 以往 对 phasearray 译为 相控阵 在 MRI 领域是指使多个采集线圈适当排列 来优化采集的信号 故 宜译为 阵列 线圈更为达意 选择时根据本单位临床实际情况 以避免造成资源浪费为原则 我院 选购了头部容积线圈 CTL 相控阵线圈 TOSOPA 体部柔性阵列包绕线圈 心 脏柔性阵列包绕线圈 3 英寸表面线圈 膝关节表面线圈等 2 4 计算机性能 计算机的发展非常迅速 各厂家采用的硬件系统不尽相同 很难准确比较 他们的好坏 可用重建速度 图像矩阵及硬盘容量等参数评价其性能 GE 的 EXCITE 系统具有多通道数据传输和处理功能 使用过程中几乎感 觉不到重建延迟过程 2 5 功能软件 包括基本软件和选购软件 前者主要包括各种常规扫描序列及一般后处理 是系统的标准配置软件 后者主要是一些特殊扫描序列和后处理 如弥散 灌注 心脏与血管分析 波谱 各种三维重建 自动移床等 需要指出的是 不同品牌或相同品牌不同系列型号的机器标准配置软件是不同的 很多选购软 件的应用要依赖于相应的硬件平台 某些硬件的性能优势必须通过相应的软件 来实现 如敏感性编码技术 SENSE 又称 ASSET array Spatial sensitivilty en coding technique 只能应用于相控阵线圈 高速的扫描速度和五通道全脊柱相 控阵线圈 如果没有自动移床软件 moving bed infusion tracking MobiTrak 相 配合 大范围的三维增强血管成像和全脊柱成像也只能望机兴叹 这也说明磁 振的选购要以应用目的为指导 首先明确临床应用项目 根据这个软件选择相 应的软 硬件 使系统真正满足应用需要并得到充分的资源利用 SENSE 技术 利用较高的局部梯度磁场 在 K 空间增加采样位置的距离 从而减少 K 空间的采样密度 在小视野 FOV 内通过专门的重建算法 在保 持空间分辨力不衰减的情况下 使采集时间减少的一种快速成像技术 去年的 RSNA 上作为一种新的技术推出后 目前各厂家的产品几乎全部采用了此技术 名称有所不同 如 GE 公司称为 ASSET 最早应用 SENSE 技术的 Philips 公司已将此技术配备了 0 23T 3 0T 的全部设备 采集速度可达到 50 层 1 2 15 秒 应用 SENSE 技术最初可使成像时间减半 最新的技术已可使采集时 间提高 4 倍 而且有望提高 9 倍 此外 SENSE 技术还可降低检查中的噪声 2 6 降噪措施 降噪问题已是所有厂家在磁体设计中普遍关注的问题 通过在磁体内置真 空层 减少涡电流及应用缓冲材料 大多数设备的噪声水平可降至以往的 40 左右 GE signa Twinspeed 的 Quiet Technology 通过特殊的硬件设计 可将噪声 强度降低 40 2 7 功能的扩展 2 7 1 前瞻性采集与处理方式 各公司不同程度上开始采用前瞻性采集与处理方式代替传统的手工设定采 集方案及作回顾性后处理的方式 尤利于和网络化技术兼容 以 Siemens 公司 的设计为例 一旦病人来到 MR 室 首先根据在线临床资料设定检查方案 然 后设备将自动设定采集参数 采集后自动完成重建与重组处理 再根据临床医 师的诊断或智能诊断自动生成报告 大大缩短了整个工作流程 优化与易化了 操作 2 7 2 计算机辅助扫描参数与序列设定 为了易化操作并得到最佳的成像效果 一些设备配置了扫描辅助系统 可 以自动设置扫描参数与序列 并可对操作者设置的不恰当的扫描参数提出异议 与修改建议 此外 一些设备还可以以菜单的方式与操作者互动操作 由操作 者点击选择的成像目的 由设备设定扫描方案 这对不够熟练的操作者无疑是 可保证检查质量的一个有用的方式 2 7 3 磁共振频谱 MRS MRS 的主要发展有 3D MRS 目前仍用于 1 5T 及 3 0T 的设备 自动 MRS 即根据操作者的熟练程度随机切换的 对于不熟练者可以自动设置 对 熟练者可提出修改参数建议的系统 Siemens 除氢质子 MRS 外 在 3 OT 系统已开拓了多种核频谱的功能 目前已可实用者有 31P 3He 7Li 13C 19 F 129Xe 23Na 频谱等 前几年已实现的多体素 MRS 等已经在高场设备上普 及 2 7 4 扩散张量成像 扩散张量成像是增加采集方向 6 55 个方向 克服成像结构内的水各 向异性扩散特征的成像方法 目前主要用于脑白质束