德國(guó)漢斯多爾夫，2021年5月19日訊——磁共振（MRI）掃描儀是一種關(guān)鍵性的診斷工具，然而它體積龐大且非常重，還需要通過(guò)液氦來(lái)冷卻。近期，Neoscan Solutions公司發(fā)明了一款更小且更輕的磁共振掃描儀，它能夠放在醫(yī)院的兒童病房?jī)?nèi)，并在嬰兒睡眠時(shí)進(jìn)行掃描，同時(shí)也節(jié)省了抱著患兒從病房到掃描設(shè)備的漫長(zhǎng)過(guò)程。得益于Spectrum儀器提供的數(shù)字化儀和AWG，使這款儀器生成掃描信號(hào)和獲取結(jié)果的精度能夠達(dá)到亞納秒。
Neoscan為新生兒及兩歲以?xún)?nèi)兒童發(fā)明的新型MRI掃描儀，體積和重量?jī)H為之前設(shè)備的四分之一
目前，磁共振掃描儀的重量約為8噸，因此在安裝時(shí)對(duì)地板的承重量要求很高。這就意味著設(shè)備需要安裝在特別加固的地板或者在地下室使用。此外，還需要40平方米的空間來(lái)置放磁共振掃描儀及其相關(guān)設(shè)備。最后，還需要進(jìn)行特殊處理，通過(guò)液氦冷卻設(shè)備。
德國(guó)Neoscan Solutions公司創(chuàng)始人Stefan Roell博士表示:“我使用MRI掃描儀多年，清楚的意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題。為患兒進(jìn)行掃描通常意味著需要將他們從病房帶到掃描儀前，這是個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。因?yàn)檫@些孩子們身上往往帶有不易移動(dòng)的輔助設(shè)備。正因?yàn)檫@個(gè)原因，一些患兒甚至無(wú)法做MRI掃描。我們專(zhuān)門(mén)為新生兒和嬰兒設(shè)計(jì)了一臺(tái)磁共振掃描儀，它中間孔的直徑只有30里面，而不是60厘米。因此，這臺(tái)掃描儀要小得多（170cm x 150cm x 110cm），可以從標(biāo)準(zhǔn)的門(mén)通過(guò)。其重量?jī)H為2000工具，可以安裝在標(biāo)準(zhǔn)的樓層，而且占地僅為10平方米。可以直接安裝在兒童病房的備用室里。把已經(jīng)熟睡的嬰兒抱到只有幾米遠(yuǎn)的地方做磁共振非常輕松，也省去了穿過(guò)醫(yī)院大樓的漫長(zhǎng)過(guò)程，最重要的是患兒在接受掃描時(shí)也無(wú)需使用鎮(zhèn)靜劑。”
創(chuàng)新需要
Neoscan設(shè)備的技術(shù)和場(chǎng)強(qiáng)與目前使用的掃描儀如出一轍，因此無(wú)需臨床研究來(lái)驗(yàn)證。新型設(shè)備的產(chǎn)生與公司的若干項(xiàng)創(chuàng)新是密不可分的。首先，為了縮小設(shè)備尺寸，Neoscan開(kāi)發(fā)了干磁鐵，能夠在孔內(nèi)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的1.5特斯拉磁場(chǎng)，但無(wú)需液氦。這是通過(guò)一個(gè)產(chǎn)生2.5T的內(nèi)部圓柱形磁鐵完成，然而由一個(gè)外部圓柱形磁鐵與內(nèi)部磁鐵相抵消，提供強(qiáng)大的主動(dòng)磁鐵屏蔽，以便在距離設(shè)備蓋子1米以外的地方消除所有留下的雜散磁場(chǎng)。
典型的8噸重磁共振掃描儀
第二個(gè)創(chuàng)新是能夠控制電子設(shè)備。目前的磁共振掃描儀通常需要三個(gè)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的電子架子，這些電子裝置是由磁共振制造商定制和制造的。Neoscan Solutions公司嘗試了新的方法。該團(tuán)隊(duì)在一臺(tái)個(gè)人電腦上運(yùn)行了Neoscan公司研發(fā)的軟件，再搭配Spectrum儀器提供的高端測(cè)量PC卡。MRI的信號(hào)由M4i.6620-x8 和 M2p.6546-x4 任意波形發(fā)生器產(chǎn)生，然后通過(guò)M2p.5968-x4數(shù)字化儀進(jìn)行分析。該系統(tǒng)使用Spectrum的SCAPP軟件驅(qū)動(dòng)，使5000個(gè)內(nèi)核圖形處理器能夠執(zhí)行并行處理，而不是只使用普通的8個(gè)或16個(gè)內(nèi)核的CPU。
由德國(guó)馬格德堡的Neoscan團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)的新型磁共振成像掃描儀機(jī)身
Spectrum儀器卡的亞納秒級(jí)精度
Roell博士補(bǔ)充道:“作為一家初創(chuàng)公司，我們沒(méi)有條件研發(fā)自己的硬件，因此我們選擇了Spectrum儀器提供的高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)卡，還能夠通過(guò)其平臺(tái)運(yùn)行我們自己的軟件。因?yàn)橛布呀?jīng)通過(guò)測(cè)試，這就意味著我們可以將精力專(zhuān)注于軟件研發(fā)上，并加速開(kāi)發(fā)周期。對(duì)于MRI而言，64MHz信號(hào)的相位一致性至關(guān)重要，否則會(huì)產(chǎn)生抵消效應(yīng)。在實(shí)踐中，這意味著AWG和匹配的數(shù)字化儀必須具有亞納秒的相干精度，而Spectrum旗下的卡片剛好完美符合了這一點(diǎn)。在研究階段，我們也很難從各個(gè)供應(yīng)商提供的卡片上確認(rèn)這個(gè)相當(dāng)不尋常的細(xì)節(jié)水平。此外，Spectrum在提供最佳卡片規(guī)格以及在實(shí)施過(guò)程中都提供了出色的技術(shù)支持。反觀其它競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，他們提案周期過(guò)長(zhǎng)，也并不了解我們的具體需求，因此出現(xiàn)了嚴(yán)重超標(biāo)和定價(jià)過(guò)高等情況。”
Neoscan將很快在德國(guó)的醫(yī)院安裝首臺(tái)設(shè)備。在那里，潛在用戶(hù)可以觀察機(jī)器為嬰兒掃描時(shí)的所有操作。帶有CE標(biāo)志的認(rèn)證預(yù)計(jì)將在2021年底前完成。
Roell博士最后表示:“這種使用既有硬件平臺(tái)運(yùn)行獨(dú)創(chuàng)軟件的方式對(duì)我們而言非常有效，因?yàn)樗軌蚴刮覀冇米羁斓乃俣葎?chuàng)造一個(gè)新產(chǎn)品。我認(rèn)為這是一個(gè)非常棒的解決方案，也能夠被用于CT掃描儀和超聲波儀器上，特別是它能夠幫助我們通過(guò)軟件變化進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估，也加速了創(chuàng)新。”