核磁共振成像(MR)中的“核”指的是人体水分子里氢原子的氢质子核,成像依靠强磁场与射频脉冲激发氢质子、接收其发出的电磁波信号,整个过程没有核辐射,这是它相对 CT 的核心优势。但无辐射并不等于好造:MR 属于大型医疗设备,好点的设备价格在千万以上,顶级产品甚至需要几千万,其技术壁垒集中在超导磁体、梯度线圈、射频通道与图像重建算法等核心环节,这些环节共同决定图像质量与临床可用性。
壁垒一:超导磁体与梯度线圈
主磁场是 MR 的“地基”,场强以 T(tesla)衡量,地球磁场约为 0.00005 T。主流产品为 1.5T 和 3.0T,各大厂商都在探索更高场强:联影自主研发了 5.0T 超高场 MR,西门子和 GE 则推出了 7.0T 超高场 MR。场强提升带来分辨能力跃升——3T 时可分辨小至 1mm 的细节,7T 设备上可达 0.5mm,能分辨人类脑部皮层的内部功能。但超高场产品的安全性仍需进一步验证,价格也不是普通三甲医院能够承受的,因此一段时间内 MR 领域的发展趋势仍是 3.0T 逐步取代 1.5T。
超导磁体之外,梯度线圈决定成像的速度与噪声水平,其设计与梯度放大器配合,是核心部件中难度最高的环节之一。大孔径是高端 MR 的另一趋势:联影发布了世界第一台商用 75cm 孔径的 3.0T 磁共振(uMR OMEGA),西门子发布了世界第一台商用 80cm 孔径的 0.55T 磁共振(Magnetom Free.Max)。大孔径对肥胖患者、运动员、孕妇等群体是刚需,配合静音技术还能尽可能帮助幽闭恐惧症患者完成检查;但其最大瓶颈在于需要重新设计一条产线、资本开支巨大,而大型医疗设备每年的需求有限,新产线的内部收益率会偏低。
壁垒二:射频通道与图像重建算法
射频线圈与射频放大器负责信号的发射与接收,多通道射频接收能力直接关系到信噪比与扫描效率;谱仪则承担序列控制与信号处理。这些部件与并行成像、图像重建算法共同决定最终图像能否满足临床诊断需要。联影已实现超导磁共振的磁体、谱仪、梯度线圈、梯度放大器、射频线圈、射频放大器等所有核心部件的 100% 自主研发和生产,成为世界第三家掌握 MR 核心科技的企业,其自主研发的我国第一款 3.0T 高场 MR 获得了 2020 年度国家科学技术进步奖一等奖。
从市场格局看,按照新增销售台数计,2020 年联影医疗已成为中国市场最大的 MR 设备厂商;在中国 1.5T MR 设备市场与超导 MR 设备总体市场中,联影市场占有率均排名第一,在中国 3.0T 及以上 MR 设备市场中排名第四。需要看到,大型医疗设备的研发和生产是产学研医融合创新的过程,体现的是科研、临床、人才培养与生产制造的全方位能力,这才是需要慢慢积累的真功夫。
常见问题
核磁共振没有核辐射,是不是意味着制造门槛比 CT 低?
不是。无核辐射来自成像原理——激发的是氢质子核、发散的是电磁波,与制造难度无关。MR 的设备价格、维护成本与人工成本都远高于 CT,壁垒集中在超导磁体、梯度线圈、射频通道与重建算法等环节。
为什么高场强 MR 没有立刻全面普及?
场强越高通常意味着更高分辨率和更快成像,但超高场产品的安全性还需要进一步验证,价格也不是普通三甲医院能够承受的。因此一段时间内,MR 领域的发展趋势仍是 3.0T 逐步取代 1.5T。
国产 MR 目前处于什么位置?
联影实现了超导磁共振所有核心部件的 100% 自主研发和生产,成为世界第三家掌握 MR 核心科技的企业;按新增销售台数计,2020 年联影医疗已成为中国市场最大的 MR 设备厂商,并在 1.5T MR 与超导 MR 总体市场中市场占有率排名第一。