2020年，FDA批準了全球首款移動式核磁共振成像設備，用于兩歲以上患者的頭部核磁共振檢查。這款只有傳統固定MRI系統十分之一重量的移動式MRI由美國Hyperfine Research公司開發，相對于大型的MRI，它的單次檢查成本降低了20倍，功耗降低35倍。此外，它還比現有的MRI便宜得多，設備單價大約為50000美元。移動式的MRI可以廣泛用于急診、ICU、神經外科，幫助醫生更快地診斷和發現病情。

Hyperfine移動式MRI

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對于Hyperfine，移動式MRI的獲批無疑是一次重大突破，甚至對于醫學影像行業而言，這也是一次里程碑式的產品。不可否認，在未來十年，醫學影像診斷設備的小型化、檢測發現早期疾病和遠程醫療是改善醫學影像行業的三大趨勢。

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小型化和便攜化這一趨勢正在將傳統的龐然大物瓦解，讓CT、MRI等影像設備打破放射科、影像科的圍墻，成為智能的床旁診斷設備。當然小型化的設備還不能替代傳統的大型設備，但其也有獨特的存在價值和廣闊的應用空間。在席卷全球的新冠疫情中，移動式、移動式的影像設備發揮了不小的作用，在緊急的醫療衛生事件更安全和高效地幫助醫生完成必要的檢查。

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小型化的醫學影像設備能否成為醫學影像市場下一個增長極？在重達幾噸的大型影像設備變得更小的過程中，背后是哪些技術變革和迭代？帶著這些問題，動脈網梳理了全球影像設備小型化這一領域的發展。

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西門子移動式CT

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數十年未解決的三大問題，成為器械小型化推動力

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一直以來，全球的醫學成像創新都由大型的醫學影像企業主導，但細數最近十年，大多數醫學成像設備，無論是CT、MRI還是超聲的系統架構都較為成熟和穩定，大多數產品都沒有發生太大的變化。

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以MRI為例，雖然超級MRI已經可以做到讓磁力達到10.5T（一般醫院的磁力只有1.5T或者3T），重量可以相當于3架波音737飛機。但從另一個角度來看，MRI的此前的創新和進展始終沒有解決三個主要問題，這也是醫學影像行業一直以來沒有解決的三大問題。

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首先是成本昂貴，只有大型醫院才能負擔得起使用大型影像設備的費用。一臺MRI設備價格在幾百萬到幾千萬不等，不菲的價格限制了MRI在全球的可及性。Hyperfine的創始人喬納森·羅斯伯格（Jonathan Rothberg）表示，全世界80％的人口無法使用MRI，MRI的平均等待時間長達15小時。而他相信，醫學影像設備的價格應該越來越便宜。此前他創立的Butterflynetwork推出的掌上超聲，將超聲波成像和半導體芯片結合在一起，憑借在超聲領域的顛覆，公開融資金額超過3.5億美元，自2018年上市以來，Butterfly iQ設備已被美國成千上萬的醫生、護士和其他從業人員采用。

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而在我國，高端影像檢查的資源更加稀缺。根據中國醫學裝備協會統計，截至2018年，我國CT保有量約為2.2萬臺;MRI市場保有量為9255臺，一臺機器日工作量和掃描量只有50位病人左右，門診預約MRI的等待時間有時甚至長達一個月。

2016年，中國醫學大學附屬盛京醫院郭啟勇教授在第六屆東方放射學大會上做的報告《中國放射醫師的現狀與未來》中的一組數據指出，重慶CT每百萬人口保有量最少，為6.63臺；西藏MRI每百萬人口保有量最少，只有0.93臺。至2017年，美國和德國每百萬人口MRI擁有量分別為37.56臺和34.49臺，其他主要發達國家每百萬人口MRI保有量也多在10臺以上，而我國每百萬人口MRI保有量僅為6.2臺。

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第二個問題則是復雜的操作流程，大型的MRI、CT設備需要專業的操作人員，在操作過程中需要技師、護士和放射科醫師協作，放射科醫師在工作中需要跟機，還需要出診斷報告。

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最后是嚴格的患者要求和環境要求。患者在進行MRI掃描時，必須保持靜止屏住呼吸，患者需要在較黑暗和有噪音的環境中獨自待上近半小時，這對于兒童患者和老年患者來說檢查存在難度。MRI作為大型精密儀器，對于環境的溫度和濕度都有著特定要求，這也對醫院提出了較高的要求。

大型的MRI、CT設備都是無法移動的，需要將患者運送到放射科室或影像科室進行掃描，轉運住院患者會增加患者發生并發癥的風險,據統計,超過71%的ICU患者在轉運到CT室的過程中發生了不良事件。（數據來自：預期獨特的破壞：普華永道第21屆CEO調查：醫療行業的主要發現。）

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顯然，如何更好地解決上訴問題，讓CT、MRI這樣的設備為更多人所用，解決這些問題的方法不是做加法，而是做減法，將大型影像設備的小型化。

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人工智能助力醫學影像設備小型化

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這么多年來，大型的醫療器械廠商較少嘗試小型化大型醫學影像設備的原因，除了考慮投入產出外，另一方面，技術實現的高難度制約了它的發展，我們很難解決將大型的MRI和CT設備小型化中需要攻克的難題。

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在移動式的MRI方面，Hyperfine公布的技術細節并不多，但在以下三個方面是移動式MRI實現小型化的核心原因。

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通常來說，磁共振成像系統中最大且最重要的部件就是磁鐵。磁鐵用來產生磁場，而磁鐵強度的單位是特斯拉，特斯拉被定義為用于描述MRI中使用的磁體強度的測量單位。大多數核磁共振成像的磁感應強度是1.5T，更高端的核磁共振產品可以做到3.0T，磁鐵的體積巨大。Hyperfine能夠實現將MRI設備小型化的關鍵原因在于移動式的設備中使用的磁鐵只有0.064T。來自以色列的公司Aspectimaging研發的新生兒MRI的則是1.0T。

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磁鐵用來產生磁場，類型主要有三種：永久磁鐵、電磁鐵[磁感應強度可高達24000 Gs(2.4 T)]、超導磁鐵[磁感應強度可高達190000 Gs(19 T)]。磁感應強度和成像質量息息相關。超導和電磁鐵需要有冷卻系統，這是造成大型的MRI設備體積龐大的原因之一。而移動式的MRI采用永久磁鐵，不需要冷卻系統，也減少了設備體積。

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電磁鐵和超導磁鐵有著強大的磁場，會吸附周圍的金屬物體，所以MRI也要求在封閉的室內進行。而小型化的MRI由于采用的磁鐵磁感應強度低，不需要在封閉的空間內啟動和操作，也降低了MRI設備對于空間和環境的要求。

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總的來說，hyperfine采用不需要特殊電源系統和冷卻系統的永磁，可使用低功率無線電波和磁場產生圖像。

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在小型化的CT方面，目前成功推出產品的企業較多，包括三星旗下的NeuroLogica和西門子在2019年RSNA上發布移動CT產品SOMATOM On.site。SOMATOM On.site是一款頭部CT，能夠實現在各科室、各手術室自由移動。

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在移動式CT的設計中，關鍵要解決輻射問題。在西門子的移動式CT中，采用了伸縮式機架設計，在掃描過程中放射源和機架遠離患者，以減少輻射散射，而移動掃描儀的底座保持不變。由于在掃描采集期間只有機架移動，因此存在改進工作流和減少因為運動引起的圖像偽影。此外，SOMATOM On.site配備了防護窗簾可以附加在門架開口的前后，進一步減少對工作人員和鄰近病人的輻射。而在NeuroLogica2011年推出的全身32層CT掃描儀BodyTom中內置了0.75毫米的內部鉛屏蔽。

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動脈網就CT和MRI移動化小型化的問題采訪了創瑞投資執行合伙人張明龍博士。張明龍博士曾就職于GE全球研發中心任主任研究員兼項目經理，擁有12年先進醫療器械、新能源、新材料和先進制造等相關領域技術研發和市場的豐富資歷。覆蓋了CT、PET、SPECT、DR、MRI、超聲等幾乎所有醫療影像領域的核心技術和產品。

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他表示：“對醫院來說，MRI和CT需要滿足更多的患者需求，特別是胖的和全身的需要大的孔徑，這就限制了MRI和CT的小型化。另外，CT的原理是利用X光束對人體進行掃描，核心硬件包括相對的球管和探測器及轉動裝置，這也限制了CT設備小型化的空間。

從本質上說，DR設備就是CT設備的小型化體現，DR設備沒有轉動可以小型化、移動式、低劑量后屏蔽也簡單，雖然無法進行斷層成像，但也可以獲得基本的信息。MRI的原理是利用磁場使人體中的氫質子受到激勵而發生磁共振現象，圖像質量直接和磁場強度相關，要獲得高質量的圖像，就必須要用越強的磁場，而超導是唯一能實現1.5T以上的技術，超導磁體就必須要有龐大的冷卻系統。”

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醫學影像設備小型化的背后另一大核心技術則是跨界技術的融合，在整個醫療器械領域中，跨界技術的融合正在成為趨勢。生物傳感器、微機電系統、固態電池、人工智能等其他技術正在變革醫療器械領域。其中人工智能數字化技術對于醫學影像設備的便攜化變革起到了關鍵作用，因為小型化設備不可避免地有一定成像損失，而人工智能、深度學習技術可以實現在有限的成像質量中實現更好的診斷。

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Hyperfine目前正在開發MRI的3D渲染功能，可以創建標準的臨床對比圖像以及內容豐富的3D渲染，讓醫生可以從閱讀2D的MRI圖像到轉變為直接診斷直觀的3D圖像。

此外，Hyperfine正在開發一種軟件，該軟件可通過深度學習算法對每次使用進行改進，以重建圖像并幫助進行診斷，但目前這款人工智能產品還尚未獲得FDA批準。

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在移動式CT的應用中，西門子的移動式CT利用數字化系統讓醫生檢查更為簡單。放射醫師可以通過SOMATOM On．site的智能用戶界面——myExam Companion來進行檢查,該界面可以根據患者的特定問題來優化掃描參數,無論醫師是否有經驗,獲得的檢查結果都是一樣的。一旦檢查完成,醫師可以將患者從床頭板位置滑動回病床上,掃描圖像在幾分鐘時間內自動發送到PACS系統。

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三星的NeuroLogica則是和以色列人工智能公司MedyMatch合作，利用人工智能進行輔助診斷，讓醫生在遇到腦卒中時，很快就能判斷出患者究竟是腦出血還是血栓。

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得益于視覺傳感器和AI算法的創新，現代醫學成像正經歷著范式轉變，從大型的經過仔細校準的機器到靈活的自我校正的多傳感器設備。

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拓寬MRI、CT應用場景

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雖然移動式的醫學影像設備集成了眾多尖端技術，但移動式的MRI在圖像質量上和大型的影像設備相比依然不可同日而語。雖然移動式的影像設備無法替代大型設備，但移動式的產品可以補充現有的MRI、CT設備的不足，拓寬影像設備的使用場景。總的來說，移動式的MRI、CT設備可以在急診、ICU、床旁診斷等場景中發揮作用，讓醫學成像從影像科、放射科室轉移到患者所在的任何地方。

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急診應用：在急診場景中，在美國，移動式CT主要配備在移動卒中單元中，快速診斷和治療中風患者。移動卒中單元是一種專門用于迅速診斷和治療中風的救護車，其中包含了移動CT和其他重要的檢驗儀器設備，通過移動卒中單元使更多的卒中患者在60min的黃金時間內獲得及時有效治療。在移動卒中單元中，醫生可以利用移動CT進行影像診斷，判斷是否需要進行血栓切除。在分秒必爭的腦卒中治療中節約黃金時間。

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ICU應用：在美國，移動CT也同樣用于床旁診斷和ICU中，可以減少患者移動降低不良事件發生風險。在ICU和神經外科與內科中，ICU的患者通常難以移動，同時也需要精密的護理，傳統的固定式的成像設備需要移動患者，而移動患者容易給患者帶來風險。在ICU和神經外科，CT診斷往往需要在常規隨訪中使用。但因為MRI、CT設備是精密儀器，設備對于穩定性要求很高，所以很多MRI檢查室都在醫院的一樓或者地下室，這為患者轉運帶來了不小的挑戰。有數據顯示，71%的ICU患者在轉運至CT檢查室時會經歷不良事件。

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所以ICU和神經外科是移動式MRI、CT的一大應用場景。其實對于臨床神經外科，比起CT，有醫生表示，他們更希望在床旁診斷中能夠用上MRI設備。因為MRI對于腦損傷更加敏感，可以更早更準確地發現缺血。可以預見移動式MRI將在神經外科床旁診斷中占有一定市場。

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以Hyperfine與耶魯紐黑文醫院的合作為例，該醫院使用移動式MRI掃描神經重癥監護病房的患者，醫生可以使用移動式MRI掃描缺血性中風、腫瘤、腦積水的患者，為醫生提供更多及時豐富的數據，為診療提供建議。

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手術室：移動式的CT配備在手術室中可進行術前、術中、術后的檢測，能夠為手術醫生提供更真實的病理數據；除此之外，手術患者也不必再轉運至門診樓一層放射科進行檢測，規避了轉運風險，提高了手術質量。據悉，在中國人民解放軍總醫院（北京301醫院）已經有2臺NeuroLogica最新的移動式螺旋全身CTBodyTom產品和一臺1臺移動式螺旋頭部CT CereTom。

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兒科：除了在腦部的應用，小型的MRI的另一大應用場景則是新生兒科，在兒科中，如出生時有早產、窒息、缺氧等現象的新生兒建議用磁共振來了解頭部結構的情況，而在治療過程中則需要多次動用磁共振檢查，和ICU病人同樣，新生兒在轉運過程增加了不良事件的風險。來自以色列的高性能核磁共振廠商Aspect Imaging就為新生兒開發了一款MRI設備，在設計上，它的噪音更小，設備更小，對于新生兒來說，更加適用。

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基層醫療機構：從更廣闊的視野來看，移動式的MRI還有機會拓寬廣泛的基層市場。或許有人會質疑移動式MRI的功能不全，或許難以滿足基層需求。但其實在過去的十年中，臨床MRI檢查的范圍幾乎沒有改變。腦部和脊柱研究占所有研究的50％以上，乳腺，心臟和介入研究不到5％。在所有臨床MR研究中，fMRI（功能性腦MRI）和其他復雜檢查加起來不到1％。（數據來自 magnetic resonance）。

移動式的MRI目前已經可以實現用于腦部檢查，雖然難以替代大型的MRI成像設備，但也幫助基層醫院應對MRI的大部分檢查。對于此前沒有MRI設備的醫院來說，是一個可以考慮的補充。

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不過除了研發便攜式設備擴大影像設備應用場景外，也有通過車載CT、方艙CT等方式讓CT可以在應急場景和基層醫療檢查中使用。在抗擊新冠疫情中，明鋒醫療、聯影、東軟等國內CT廠家也紛紛推出車載CT，緩解疫情期間影像設備緊缺的問題。但車載CT和方艙CT本身對于CT的改變并不大，仍然需要使用屏蔽室。本文著重討論將CT本身移動化的產品。?

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新冠疫情將加速推廣

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雖然移動式的CT、MRI應用場景上想象空間很大，但從現階段來看，它們很難像大型的產品那樣成為主流產品。

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張明龍認為：“MRI和CT設備的小型化、移動式的目的是設備的使用靈活性、便利性以滿足特殊的應用場景，如床邊、ICU、救護現場、腦卒中等，有一定的應用需求，但比較零散，對醫院較難形成經濟效應，另外醫生也是一個問題。未來在政策推動、消費升級、人工智能等推動下，會有一定的補充意義和市場，但無法形成主流。

CT的小型化主要市場應該是小動物市場，不需要那么大的孔徑。DR可以實現CT的初步功能和判斷，所以人體即使是人體某部位的CT小型化也沒有比較大的意義。移動式可用于現場等特殊需求，如新冠疫情、體檢等這樣的現場檢查場景中可用車載CT，但不是小型化。從成本和經濟效應考量，移動式也只能作為一個對醫療體系的補充。

MRI的小型化、移動式可以通過永磁來實現，永磁MRI因為不需要冷卻系統且磁場較低，可以實現小型化和移動式，但這實際上是以犧牲圖像質量來滿足特殊的應用場景，如床邊、救護現場、腦卒中等，一般只能做局部的，如頭、四肢，或者是小動物的開放式檢查。這塊有一定的價值和市場需求，但不會很大，畢竟圖像質量不行，只能作為應急診斷。“

移動式MRI的市場空間有很大一部分將在床旁市場中，但是對于急診、ICU的臨床醫生來說，學習診斷MRI圖像需要一定的學習周期。除此以外，床旁診斷分散在不同的科室，教育市場較難，這意味著市場推廣存在一定的難度。

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所以，我們應該冷靜地看到雖然移動式的MRI實現了巨大的突破，但在醫療這個保守的市場中，它不會一夜之間改變臨床使用現狀和習慣。移動式設備變革市場的過程將是漸進的，而新冠疫情或許將會加速這個過程。

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今年2月，我國就向三星旗下的NeuroLogica訂購了10臺移動式CT設備，來緩解新冠疫情下緊張的醫療資源。

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提高醫學成像的精度和依然是未來醫學影像行業發展的關鍵。但醫學影像的小型化、便攜化和數字化潮流同樣不容忽視，小型化設備不僅能夠為提高影像診斷的效率，對于醫院來說也可以增加檢測收費項目。在未來，小型化和移動式的設備在成本上更具競爭力后，移動式醫學影像設備的推廣將進一步加速。