网络通信技术在移动式无液氦MRI设备中的应用

蔡永建

摘  要：老龄化、少子化、独居人口增多都给未来社会各类人群的精神健康和生活幸福感提出了巨大的挑战，也给国家和社会发展带来了承重的负担。宠物将是填补该类精神空缺的良好方案。在日美欧等发达国家，宠物早已变成了家庭中的一员，在家庭文化中扮演着重要的角色。该文探讨的低成本移动式MRI（核磁共振成像技术）方案和运营模式，将极大地降低宠物医院的综合成本，让更多的宠物能享受到高级诊疗服务，从而更好地服务于家庭，提供更多的精神慰藉。

关键词：宠物医疗;MRI;5G;远程诊疗

中图分类号：R445            文献标志码：A

0 引言

磁共振成像（MRI，下文均以此作为简称）是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号并重建出人体信息。MRI技术与其他断层成像技术（如CT，Computed Tomography，即电子计算机断层扫描）相比，更加实用安全、成像种类更丰富，但同时由于其扫描时间相对较长、成本昂贵、体积太大难以进行移动诊疗，因此严重阻碍了其在市场应用中的进一步拓展。

进入21世纪，随着人工智能、5G、远程诊疗等各种新兴技术的飞速发展，使得病患与医疗专家可以异地远程协作。同时由于无液氦超导技术在MRI中的实际落地应用，预计将使MRI设备成本同比降低30%～50%，重量、体积也将大幅减少，安装、维护也将更为便捷。以上2点将使得之前由于成本、空间、医疗资源实力等各方面限制，而无法使用MRI技术进行诊疗的居民社区医院、中小宠物医院，有了使用这项医疗手段的可能，从而促使宠物医疗行业得到进一步发展。该文将主要讨论MRI技术应用于宠物医院的技术可行性和商业前景。

1 移动式无液氦MRI设备介绍

1.1 产品原理

移动式MRI设备是基于固定式核磁设备标准设计制造，以实現在车载环境下与固定式磁共振标准系统相同的功能要求[1]。该文将介绍一种低成本的新型移动式无液氦MRI设备，其包含运输车辆和无液氦MRI设备， 其中无液氦MRI设备位于运输车辆的车辆内部。

无液氦MRI设备由检查床、磁体、射频线圈、梯度线圈、主计算机、梯度放大器、射频控制器和控制台等部分组成。运输车辆上安装有车载通信装置，通过4G/5G等电信网络，完成远程诊疗中心专家组与无液氦MRI设备病患检测现场的信息交互。运输车辆内部建有电磁波屏蔽空间，与无液氦MRI设备配套使用。

1.2 设备结构

图1左侧为新型移动式无液氦MRI设备，其中1.1-无液氦MRI设备完成对病人身体各部位状况的健康检测。1.2-运输车辆内部建有电磁波屏蔽空间，与无液氦MRI设备配套使用，并承载运输功能，便于无液氦MRI设备的移动使用。1.3-车载通信装置通过5G网络，完成病患检测信息与远程诊疗中心的信息交互。

图1右侧为远程诊疗中心，其中2.1-医院通信装置，通过5G等电信网络，完成远程诊疗中心专家组与无液氦MRI设备病患检测现场的信息交互。2.2-诊疗分析办公室，医疗专家根据远程的病患MRI健康信息，开展读片、分析、处方建议或医疗方案拟定等工作。

2 关键技术

2.1 无液氦MRI

使用无液氦MRI技术的产品的整个生命周期无需任何液氦，超导磁体直接传导冷却，创建了无液氦磁体整体结构设计、无液氦超导开关、无液氦超导接头、无液氦电流引线等关键核心技术。该技术让医用全身磁共振成像系统彻底摆脱了对液氦的依赖，属于变革性国际前沿技术。该技术成果的成功转化具有重大的社会效益和经济效益，对医用磁共振产业及临床应用将产生深远的影响，有着巨大的潜在市场。

2.2 5G技术

通信技术的发展日新月异。在20世纪末，模拟通信技术大行其道，接下来的十几二十年里，以GSM技术为代表的2G，WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000为代表的3G，以及TDD-LTE、FDD-LTE的4G先后登场。而到了2020年，又被称作是5G商用元年。

5G技术在网络架构上通常可分为接入层、汇聚层、核心层、骨干层。其主要应用在以下3个场景。1）增强移动带宽（eMBB），特征：大吞吐量，典型应用为手机、PC等数据的高速下载等。2）uRLLC（高可靠低时延通信），特征：低时延、MEC局部存储及计算，典型应用为AR/VR、自动驾驶等。3）mMTC（海量机器类通信），特征：大连接，典型应用为智能抄表等NB-IoT技术。

5G的主要优势为通信速率高、时延低，缺点为成本高、功耗大、覆盖面积小等。因此5G技术的普遍推广，也需要通信设备商、运营商、终端厂商等全生态产业链的共同努力。

2.3 远程诊疗

由于地区经济发展不平衡性等原因，世界各地的医疗资源普遍向大中型的一二线城市倾斜。即使在同一个城市中，医院也存在等级之分和甲乙丙的区别。

为了快速提高边远地区的医疗水平，同时也为了在同地区各级医院之间实行分级诊疗，有效提升各级医院的服务水平和效率。在互联网、人工智能等技术的驱动下，远程诊疗应运而生。

其具体做法是利用电话、电视、视频等技术，结合大型医院的医疗技术和设备优势，由大型医院经验丰富的医师，对边缘地区医院或者社区医院的病患进行异地问诊、咨询和治疗。这样的话，整体的医院资源将形成高效协同分工的动态资源池，同时也有效提升了所有病患获取的医疗服务的水平和质量。

2.4 医学影像智能识别

人工读片，主要依靠相应医生的经验和判断。而每个医生的从医经历和接触病症千差万别，这就导致了人工读片的结果受人为主观因素的影响太大，而对同一张片子，不同医院、不同医生做出不同病理判断的情况也屡见不鲜。而这也将直接影响后续治疗手段的采用，以及病患的最终康复周期。

医学影像智能识别技术能有效降低了以上风险。其可以对数以万计的病患影响实例进行严谨的病理判断，并将以上影像、诊断数据加入人工智能的数据库，不断地进行训练和修正，经过长时间的系统优化，将能极大地提高诊断效率和准确性，见表1。

3 电磁屏蔽

MRI屏蔽用来屏蔽核磁共振设备的射频，防止外界电磁场干扰MRI设备工作，或者MRI自身产生的磁场泄漏影响其他设备的正常工作。一般是用金属材料对设备所处的场所进行全方位的包裹，以此隔绝外界的各类电磁信号干扰，从而实现防干扰。电磁屏蔽设计与安装直接影响着诊断效果和人员安全。该设计需遵从国家的相关规定，并要保证系统运行的安全可靠，同时也要充分保障工作人员的身心健康。

由于该产品主要应用于车载的移动场景，在体积、重量、成本等多方面存在限制，因此需要对屏蔽室、屏蔽门、室内装饰、供电系统等各部件进行有针对性的优化设计，也对整体技术方案的详细设计及具体落地提出了更高要求。车辆的大小不可避免地限制了安置设备的空间，因此车辆内各系统的布局必须紧凑合理，既要满足各方面的功能，又要将干扰源隔离在外，避免影响MRI的正常工作。进入车辆扫描室内的所有管线（包括控制线路、照明、气体管道等），必须经过安装在射频屏蔽上的各类滤波器方可进入。车辆内部的地板需要进行特殊处理，以起到良好的隔绝作用。甚至在必要时不得不在诊疗的便捷性以及精准度中间进行折中考虑。因此建议在该方案的研究初期，首先在宠物医院进行试点。因为在宠物领域，MRI检测诊疗还是处于从0到1的起始阶段，可以先解决有无问题，后续再随着新的技术的发展不断完善。之后根据实际应用情况和效果，再逐渐推荐到诊疗实施一般的社区医院供居民使用。当然，以上诊疗技术可以作为一般的初筛技术使用，如遇重大疑难病症，为谨慎起见，仍建议去专门机构复诊。

4 结語

2016年我国65岁以上老年人口占比已达10.8%，60岁以上占16.1%，已经完全进入了老龄化社会。进入21世纪以来，中国的生育率也在逐年降低，同时中国的户均人口也从1990年的3.96人下降至2012年的3.02人。老龄化、少子化、独居人口增多，这些无一不对未来各类人群的精神健康和生活幸福感形成了巨大的挑战。宠物将是填补该类精神空缺的良好方法。该文探讨的低成本移动式MRI方案和运营模式，相信可以极大地降低宠物医院的综合成本，让更多的宠物能享受到高级的诊疗服务，最终为社会的和谐和居民的幸福贡献一份力量。

参考文献

[1]刘志超，杨炯，王晓枫，等.移动式磁共振成像设备研制现状[J].中华灾害救援医学，2014，2（4）：223-226.