核磁共振（MRI）作為上世紀(jì)80年代發(fā)展起來的全新影像檢查技術(shù)，是繼CT后影像行業(yè)的又一大進(jìn)步，已與X線成像、超聲成像、核醫(yī)學(xué)成像并列構(gòu)成影像學(xué)四大檢查手段。自1984年美國FDA批準(zhǔn)醫(yī)用磁共振成像設(shè)備用于臨床以來，醫(yī)用磁共振設(shè)備市場(chǎng)已經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展。
近年來，美國等發(fā)達(dá)國家重點(diǎn)發(fā)展高場(chǎng)MRI設(shè)備，其在成像質(zhì)量、數(shù)據(jù)處理效率和檢測(cè)速度等方面均得到優(yōu)化。同時(shí)，各種專用MRI設(shè)備逐漸投放市場(chǎng)，進(jìn)一步推動(dòng)了MRI技術(shù)的普及與應(yīng)用。
1、初始MRI磁共振成像
磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是利用特定頻率的射頻脈沖對(duì)置于磁場(chǎng)中含有自旋不為零的特定原子核的物質(zhì)進(jìn)行激發(fā)，從而產(chǎn)生磁共振現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上利用感應(yīng)線圈采集信號(hào)，并按一定數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理而建立數(shù)字圖像的成像方法。
由此可知MRI的基本原理是磁共振現(xiàn)象，因?yàn)槿梭w內(nèi)廣泛存在的氫原子核含單數(shù)質(zhì)子，猶如一個(gè)小磁鐵，在均勻的強(qiáng)磁場(chǎng)中，小磁體的自旋軸將按磁場(chǎng)磁力線的方向重新排列，在這種狀態(tài)下，用特定頻率的射頻脈沖進(jìn)行激發(fā)，作為小磁體的氫原子核吸收一定量的能而共振，即磁共振。
（磁共振原理）
影響磁共振成像的因素包括：（a）質(zhì)子的密度；（b）弛豫時(shí)間長(zhǎng)短；（c）血液和腦脊液的流動(dòng)；（d）順磁性物質(zhì)（e）蛋白質(zhì)。磁共振影像灰階特點(diǎn)是，磁共振信號(hào)愈強(qiáng)，則亮度愈大，磁共振的信號(hào)弱，則亮度也小，從白色、灰色到黑色。各種組織磁共振影像灰階特點(diǎn)如下：脂肪組織，松質(zhì)骨呈白色；腦脊髓、骨髓呈白灰色；內(nèi)臟、肌肉呈灰白色；液體，正常速度流血液呈黑色；骨皮質(zhì)、氣體、含氣肺呈黑色。
磁共振成像設(shè)備主要由主磁體、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、譜儀系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)施組成，其中譜儀系統(tǒng)是MRI的核心控制中心。磁共振成像設(shè)備各組成部分介紹如下：
（1）主磁體
主磁體是磁共振設(shè)備的主要組成部分，分為電磁體和永磁型。
（2）梯度系統(tǒng)
成像用的梯度系統(tǒng)至少由X、Y、Z三路梯度線圈組成。梯度系統(tǒng)包括梯度線圈、梯度控制器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、梯度放大器及梯度冷卻系統(tǒng)等。
（3）射頻系統(tǒng)
射頻系統(tǒng)由射頻線圈、射頻發(fā)生器和接收器組成，其主要作用是激發(fā)檢測(cè)部位并收集磁共振信號(hào)。
（4）譜儀系統(tǒng)
譜儀系統(tǒng)是磁共振設(shè)備的中心控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)產(chǎn)生、控制序列的各個(gè)環(huán)節(jié)并協(xié)調(diào)運(yùn)行，如射頻的發(fā)射時(shí)序、梯度的配合施加時(shí)序等，進(jìn)而完成信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理和圖像重建。
（5）計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)施
計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)施包括主控計(jì)算機(jī)、圖像顯示、檢查床及射頻屏蔽、磁屏蔽、UPS電源、冷卻系統(tǒng)等，其作用是保證自檢查開始到獲得MR圖像的過程能井然有序、精確無誤地進(jìn)行。
（磁共振的主要組成系統(tǒng)概述）
根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的大小，可以把MRI分為低場(chǎng)、中場(chǎng)、高場(chǎng)及超高場(chǎng)。
（1）場(chǎng)強(qiáng)小于0.5T的MRI叫做低場(chǎng)MRI，這種磁共振一般是永磁型的。
（2）場(chǎng)強(qiáng)在0.5T和1.0T的MRI叫做中場(chǎng)MRI。
（3）場(chǎng)強(qiáng)大于1.0T并小于2.0T的MRI屬于高場(chǎng)MRI，比如臨床中常用的1.5T。
（4）場(chǎng)強(qiáng)大于2.0T屬于超高場(chǎng)MRI，包括臨床常用的3.0T以及最新的7.0T。
2、MRI的發(fā)展歷程
（一）第一階段：磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)
1882年，塞爾維亞裔美籍科學(xué)家尼古拉·特斯拉在匈牙利布達(dá)佩斯發(fā)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
1896年，荷蘭科學(xué)家塞曼發(fā)現(xiàn)了塞曼效應(yīng)，利用磁力將光譜分開。也因此，塞曼與提供相關(guān)理論依據(jù)的荷蘭科學(xué)家亨得里克·安頓· 洛倫茲獲得了1902年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
1924年，Pauli發(fā)現(xiàn)電子除了對(duì)原子核繞行外，還可高速自旋，有角動(dòng)量和磁矩。
1930年，物理學(xué)家伊西多·艾薩克·拉比發(fā)現(xiàn)在磁場(chǎng)中的原子核會(huì)沿磁場(chǎng)方向呈正向或反向有序平行排列，施加無線電波后，原子核的自旋方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)，該發(fā)現(xiàn)獲得1944年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
1946年，斯坦福大學(xué)的物理學(xué)家費(fèi)利克斯·布洛赫和哈弗大學(xué)的愛德華·米爾斯·珀塞耳成功利用“核磁共振”來量度某一頻率的電磁輻射被放置在強(qiáng)磁場(chǎng)中的原子核吸收的程度。
1950年，美國物理學(xué)家歐文·哈恩發(fā)現(xiàn)了雙脈沖下磁共振自旋回波現(xiàn)象。
1968年，理查德·恩斯特團(tuán)隊(duì)改進(jìn)激發(fā)脈沖序列和分析算法，提高了信號(hào)的靈敏度以及成像速度，磁共振技術(shù)開始逐步成熟。理查德·恩斯特本人也因此獲得1991年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
（二）第二階段：MRI的商業(yè)化進(jìn)程
1971年，美國物理學(xué)家雷蒙德·達(dá)馬迪安證實(shí)核磁共振波譜技術(shù)可以用于區(qū)分體內(nèi)惡性腫瘤和正常組織。
1977年，雷蒙德•達(dá)馬迪安的團(tuán)隊(duì)用第一臺(tái)全身醫(yī)用MRI設(shè)備為病人做MRI檢查，獲得了第一幅人體磁共振圖像——胸部軸位質(zhì)子密度加權(quán)圖像，標(biāo)志著MRI技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的開始。
1973年，化學(xué)家保羅·克里斯琴·勞特伯和物理學(xué)家彼得·曼斯菲爾德爵士在荷蘭的中心實(shí)驗(yàn)室搭建完成了最初的磁共振成像系統(tǒng)，并對(duì)充滿液體的物體進(jìn)行了成像，得到了著名的核磁共振圖像“諾丁漢的橙子”
1976年，首次成功實(shí)現(xiàn)對(duì)活體進(jìn)行手指的MRI成像。
1978年，荷蘭中心實(shí)驗(yàn)室的“質(zhì)子項(xiàng)目”研究團(tuán)隊(duì)研制出了0.15T的磁共振系統(tǒng)。
1977年，美國Damadian研制成功第一臺(tái)人體核磁共振斷層成像儀。
1979年，德國Bruker公司生產(chǎn)出第一臺(tái)500MHz超導(dǎo) NMR譜儀。
1980年，荷蘭中心實(shí)驗(yàn)室得到第一幅人類頭部核磁共振圖像和二維傅里葉變換后的圖像。
（第一幅人類頭部核磁共振圖像和二維傅里葉變換后的圖像）
1983 年，美國放射學(xué)會(huì)推薦將核磁共振（NMR）改為磁共振（MR），以此緩解民眾對(duì)于核醫(yī)學(xué)的擔(dān)憂。
1984年，F(xiàn)ONAR公司制造的第一臺(tái)MRI系統(tǒng)獲得FDA認(rèn)證，這是第一臺(tái)可用于臨床的全身MRI系統(tǒng)，MRI設(shè)備開始走向商業(yè)化。
2000年，美國Varian公司生產(chǎn)出第一臺(tái)900MHz的超導(dǎo)NMR譜儀。
（三）MRI的國產(chǎn)化進(jìn)程
1982年，由原國家科委組織MRI技術(shù)開發(fā)研究課題，中國開始發(fā)展MRI技術(shù)。
1985年，廣州南方醫(yī)院引進(jìn)首臺(tái)0.282T常導(dǎo)型MRI設(shè)備。
1986年，中國醫(yī)科院腫瘤醫(yī)院引進(jìn)首臺(tái)0.6T超導(dǎo)型MRI設(shè)備。同年，深圳安科公司成立，標(biāo)志著自主研發(fā)MRI設(shè)備的開始。
1987年，我國第一臺(tái) 1500 高斯永磁體磁共振儀問世。
1988年，我國首臺(tái)MRI獲得了清晰的人體頭部斷層圖像。
1992年，安科公司研制出中國首臺(tái)超導(dǎo)磁共振（0.6T）系統(tǒng)。
2007年，由奧泰公司研發(fā)生產(chǎn)的1.5T超導(dǎo)磁共振Centauri 1.5T問世。
2014年，聯(lián)影uMR770磁共振成像系統(tǒng)成為我國首次批準(zhǔn)注冊(cè)的國產(chǎn)3.0T超導(dǎo)磁共振系統(tǒng)。
2017年，全球首臺(tái)可用于臨床的7.0T磁共振取得CE認(rèn)證，標(biāo)志著磁共振進(jìn)入7T時(shí)代。
（四）MRI的國產(chǎn)化率
根據(jù)沙利文的統(tǒng)計(jì)，2020年GPS（GE醫(yī)療、西門子醫(yī)療、飛利浦醫(yī)療）的MRI設(shè)備約占市場(chǎng)份額70%。
2021年，據(jù)醫(yī)招采公開數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)共采購1061臺(tái)超導(dǎo)MRI系統(tǒng)（含1.5T、3.0T及其他品種），GE醫(yī)療、西門子醫(yī)療和飛利浦醫(yī)療分別占據(jù)28%、25%和18%的市場(chǎng)份額，銷售金額占比分別為31%、29%、20%，國產(chǎn)化率仍有待提升。
我國頭部公司聯(lián)影醫(yī)療2018~2021年MRI設(shè)備收入從6.55億元增長(zhǎng)至15.29億元，復(fù)合增速為32.6%，2021年收入占比21%，為公司第二大業(yè)務(wù)。
3、MRI的市場(chǎng)規(guī)模
2018年，全球開放式MRI系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模為9.06億美元，預(yù)計(jì)到2026年將以6.4%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。與年齡相關(guān)慢性病發(fā)病率的增長(zhǎng)、生活方式的改變以及對(duì)安全和準(zhǔn)確診斷方法的需求是推動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要因素之一。例如，根據(jù)美國癌癥協(xié)會(huì)（American Cancer Society）的數(shù)據(jù)，2016年腦癌和脊髓癌約占美國所有癌癥的1.3%。對(duì)早期準(zhǔn)確診斷工具的需求不斷增加，預(yù)計(jì)將對(duì)預(yù)測(cè)期內(nèi)的市場(chǎng)增長(zhǎng)產(chǎn)生積極影響。
（來源：GrandViewResearch）
在按磁場(chǎng)強(qiáng)度劃分的磁共振成像系統(tǒng)市場(chǎng)中，低場(chǎng)強(qiáng)系統(tǒng)包括強(qiáng)度小于0.5T的器件，中場(chǎng)強(qiáng)系統(tǒng)包括0.5T至0.9T的設(shè)備，而高場(chǎng)強(qiáng)系統(tǒng)包括0.9T以上的MRI。其中高場(chǎng)強(qiáng)系統(tǒng)占據(jù)了最大的市場(chǎng)份額，在包括肌肉骨骼和脊柱疾病在內(nèi)的多種疾病中都有應(yīng)用。
（來源：GrandViewResearch）
根據(jù)中國醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)市場(chǎng)2017至2021年磁共振成像系統(tǒng)市場(chǎng)保持高速增長(zhǎng)，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到5.93%。2021年我國磁共振成像系統(tǒng)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為192.29億元，具體如下：
（來源：中國磁共振成像系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與未來投資研究報(bào)告2022-2029）
1.5T MR是磁共振成像系統(tǒng)目前最主要的細(xì)分市場(chǎng)，保有量最多，市場(chǎng)規(guī)模占比最大。截至2021年，國內(nèi)1.5T MR占整個(gè)磁共振成像系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模的60%以上，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到118.64億元。從市場(chǎng)情況來看，目前全球的磁共振成像系統(tǒng)更新?lián)Q代主要以3.0T MR取代1.5T MR。目前，中國已成為全球3.0T MR增長(zhǎng)速度最快的市場(chǎng)。2021年，中國3.0T MR市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到49.32億元，預(yù)計(jì)未來3.0T MR將成為中國MR市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)，其占比將于2030年增長(zhǎng)至40.2%。
（來源：中國磁共振成像系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與未來投資研究報(bào)告2022-2029）
（來源：中國磁共振成像系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與未來投資研究報(bào)告2022-2029）
4、全球MRI主要玩家
（一）GE Healthcare
GE醫(yī)療(Nasdaq: GEHC) 年?duì)I收約180億美元。擁有超過400萬臺(tái)的全球裝機(jī)量，覆蓋公司四大業(yè)務(wù)板塊 —— 醫(yī)學(xué)影像、超聲、生命關(guān)愛和藥物診斷。
GE醫(yī)療的3.0T磁共振產(chǎn)品SIGNA™ Pioneer Elite，采用第二代磁體，保障大孔徑條件下的磁場(chǎng)均勻度，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖像清晰度和信噪比，有效減少圖像偽影，提升臨床精準(zhǔn)診斷和治療水平。
此外，GE醫(yī)療的AIR Recon DL首次將深度學(xué)習(xí)技術(shù)嵌入到磁共振重建原始數(shù)據(jù)階段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)MR信號(hào)與噪聲信號(hào)的有效分離，從而獲得純凈的磁共振信號(hào)，提升了磁共振成像的效率，拓寬了磁共振掃描速度。
（二）Koninklijke Philips N.V.
（來源：Koninklijke Philips N.V.官網(wǎng)）
荷蘭皇家飛利浦公司是一家多元化的全球醫(yī)療保健公司，業(yè)務(wù)涉及三個(gè)領(lǐng)域：診斷和治療、互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療和個(gè)人健康。該公司約50%的收入來自診斷和治療領(lǐng)域，包括成像系統(tǒng)、超聲設(shè)備、圖像引導(dǎo)治療解決方案和醫(yī)療保健信息學(xué)。
飛利浦臨床核磁共振成像設(shè)備包括Achieva系統(tǒng)、Ingenia系統(tǒng)以及Multiva 系統(tǒng)，具備dStream全數(shù)字影像鏈，可提供高清圖像質(zhì)量和快速掃描速度。
飛利浦的Multiva 1.5T XD重塑了磁共振圖像處理系統(tǒng)，針對(duì)磁共振梯度和射頻運(yùn)行規(guī)律，通過強(qiáng)化其浮點(diǎn)運(yùn)算、并行計(jì)算的能力，使之不再局限于三維圖像處理，而是能夠?qū)崿F(xiàn)四維圖像的精準(zhǔn)解析，并首次從磁共振中控處理系統(tǒng)里獨(dú)立出來。
（三）Siemens Healthineers
（來源：Siemens Healthineers官網(wǎng)）
西門子醫(yī)療是美國的一家醫(yī)療影像診斷服務(wù)商，主要從事臨床診斷和治療系統(tǒng)的生產(chǎn)及銷售，其核心業(yè)務(wù)包括影像診斷、臨床診療與實(shí)驗(yàn)室診斷、分子診療的配套服務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，產(chǎn)品包括CT計(jì)算機(jī)斷層掃描儀、超聲診斷系統(tǒng)和血管造影設(shè)備等。
醫(yī)學(xué)影像業(yè)務(wù)是目前西門子醫(yī)療的主要收入來源。作為世界上少數(shù)能夠生產(chǎn)一體化MR-PET系統(tǒng)的廠商，西門子醫(yī)療的Biograph mMR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了磁共振和分子影像的一體化，可同機(jī)同時(shí)獲得精確的空間定位和圖像融合。兩種影像互不干擾，有機(jī)融合，能幫助醫(yī)生對(duì)癌癥及腦部疾病做出更準(zhǔn)確的診斷。
公司旗下的新型磁共振掃描儀Magnetom Free.Star已獲得FDA批準(zhǔn)，Magnetom Free.Star磁共振是西門子醫(yī)療繼MAGNETOM Free.Max后，High-V MR平臺(tái)的第二臺(tái)MRI。與傳統(tǒng)掃描儀相比，MAGNETOM Free.STAR 降低的能耗使總生命周期成本降低30%以上，采用Deep Resolve 算法執(zhí)行有針對(duì)性的圖像處理，提供清晰、高分辨率的圖像。
2022年11月，西門子醫(yī)療公布了用于臨床和科研的兩臺(tái)最新的磁共振成像斷層掃描儀，分別為3T Magnetom Cima.X和7T Magnetom Terra.X。兩款產(chǎn)品融入了新的Open Recon平臺(tái)，進(jìn)一步加速AI賦能智能醫(yī)療設(shè)備。
（四）Canon Medical Systems Corp.
（來源：Canon Medical官網(wǎng)）
佳能醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社（簡(jiǎn)稱“佳能醫(yī)療”）從事用于疾病的早期診斷、早期治療的CT、MRI（核磁共振掃描設(shè)備）、US（超聲波診斷設(shè)備）、X光診斷設(shè)備等影像診斷系統(tǒng)以及CL生化檢驗(yàn)設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)。佳能醫(yī)療CT技術(shù)覆蓋滑環(huán)技術(shù)、亞毫米高精度探測(cè)器，寬體探測(cè)器技術(shù)等。
Vantage Galan是佳能旗下的純?cè)瓷漕l3.0T磁共振，Vantage Galan配置71cm大孔徑和短磁體，采用純?cè)瓷漕l，能吸收外界噪聲混入和梯度渦流產(chǎn)生的電磁波干擾，提升射頻場(chǎng)純凈度，并搭載“Pianissimo”硬件降噪技術(shù)，可提升患者的檢查舒適度和成功率。Vantage Galan已經(jīng)獲得我國NMPA批準(zhǔn)上市。
（五）Esaote
（來源：Esaote官網(wǎng)）
Esaote百勝醫(yī)療是全球第一家研發(fā)專用磁共振成像設(shè)備 （MRI）和融合成像等創(chuàng)新技術(shù)的企業(yè)，是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的醫(yī)療診斷設(shè)備制造商，核心產(chǎn)品包括超聲醫(yī)學(xué)成像解決方案和專用核磁共振成像系統(tǒng)。
公司旗下的Magnifico Open是一種開放式全身MRI系統(tǒng)，可彌合傳統(tǒng)肌肉骨骼成像和全身成像之間的差距，已獲得美國FDA批準(zhǔn)。Magnifico Open配備了多項(xiàng)先進(jìn)醫(yī)療技術(shù)，如Speed Up，以確保在減少檢查時(shí)間的同時(shí)獲得最佳圖像質(zhì)量；True-Motion實(shí)時(shí)成像，提供標(biāo)準(zhǔn)MRI的補(bǔ)充方法，以獲得全面的臨床和診斷圖像。
（六）Bruker
（來源：Bruker官網(wǎng)）
Bruker是磁共振波譜儀器的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，包括核磁共振（NMR）、時(shí)域核磁共振（TD-NMR）、電子順磁共振（EPR）和臨床前磁共振成像（MRI）。Bruker推出的7特斯拉和9.4特斯拉導(dǎo)電冷卻麥克斯韋磁體，用于臨床前磁共振成像（MRI）系統(tǒng)組合。隨著BioSpecMaxwell 3特斯拉模型的成功，Maxwell 7特斯拉和9.4特斯拉磁鐵消除了液氦或液氮填充的需要，同時(shí)為臨床前MRI和PET/MR研究提供高場(chǎng)靈敏度和分辨率。
5、結(jié)語
隨著競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的產(chǎn)品線不斷擴(kuò)充，豐富磁共振產(chǎn)品線成為相關(guān)企業(yè)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要手段。另外隨著人口老齡化的不斷加劇，以及臨床對(duì)疾病快捷、精準(zhǔn)診斷的要求逐漸提高，預(yù)計(jì)超導(dǎo)型MRI設(shè)備市場(chǎng)將不斷增長(zhǎng)。此外，磁共振逐漸進(jìn)入人工智能時(shí)代，不僅意味著磁共振單機(jī)性能的突破，更為磁共振在臨床診療的拓展提供了更多可能。
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