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，還需要通過液氦來冷卻。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)院的兒童病房內(nèi)，并在嬰兒睡眠時進行掃描，同時也節(jié)省了抱著患兒從病房到掃描設(shè)備的漫長過程。這得益于Spectrum提供的數(shù)字化儀和AWG，使這款儀器生成掃描信號和獲取結(jié)果的精度能夠達到亞納秒。

Neoscan為新生兒及兩歲以內(nèi)兒童發(fā)明的新型MRI掃描儀，體積和重量僅為之前設(shè)備的四分之一

目前，磁共振掃描儀的重量約為8噸，因此在安裝時對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平方米的空間來置放磁共振掃描儀及其相關(guān)設(shè)備。最后，還需要進行特殊處理，通過液氦冷卻設(shè)備。

德國Neoscan Solutions公司創(chuàng)始人Stefan Roell博士表示:“我使用MRI掃描儀多年，清楚的意識到這個問題。為患兒進行掃描通常意味著需要將他們從病房帶到掃描儀前，這是個漫長的過程。因為這些孩子們身上往往帶有不易移動的輔助設(shè)備。正因為這個原因，一些患兒甚至無法做MRI掃描。我們專門為新生兒和嬰兒設(shè)計了一臺磁共振掃描儀，它中間孔的直徑只有30里面，而不是60厘米。因此，這臺掃描儀要小得多（170cmx150cmx110cm），可以從標準的門通過。其重量僅為2000工具，可以安裝在標準的樓層，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的地方做磁共振非常輕松，也省去了穿過醫(yī)院大樓的漫長過程，最重要的是患兒在接受掃描時也無需使用鎮(zhèn)靜劑。”

創(chuàng)新需要

Neoscan設(shè)備的技術(shù)和場強與目前使用的掃描儀如出一轍，因此無需臨床研究來驗證。新型設(shè)備的產(chǎn)生與公司的若干項創(chuàng)新是密不可分的。首先，為了縮小設(shè)備尺寸，Neoscan開發(fā)了干磁鐵，能夠在孔內(nèi)產(chǎn)生標準的1.5特斯拉磁場，但無需液氦。這是通過一個產(chǎn)生2.5T的內(nèi)部圓柱形磁鐵完成，然而由一個外部圓柱形磁鐵與內(nèi)部磁鐵相抵消，提供強大的主動磁鐵屏蔽，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。

典型的8噸重磁共振掃描儀

第二個創(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專門開發(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。該團隊在一臺個人電腦上運行了Neoscan公司研發(fā)的軟件，再搭配Spectrum提供的高端測量PC卡。MRI的信號由M4i.6620-x8和M2p.6546-x4任意波形發(fā)生器產(chǎn)生，然后通過M2p.5968-x4數(shù)字化儀進行分析。該系統(tǒng)使用Spectrum的SCAPP軟件驅(qū)動，使5000個內(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個或16個內(nèi)核的CPU。

由德國馬格德堡的Neoscan團隊生產(chǎn)的新型磁共振成像掃描儀機身

Spectrum卡的亞納秒級精度

Roell博士補充道:“作為一家初創(chuàng)公司，我們沒有條件研發(fā)自己的硬件，因此我們選擇了Spectrum提供的高速數(shù)據(jù)采集卡，還能夠通過其平臺運行我們自己的軟件。因為硬件已經(jīng)通過測試，這就意味著我們可以將精力專注于軟件研發(fā)上，并加速開發(fā)周期。對于MRI而言，64MHz信號的相位一致性至關(guān)重要，否則會產(chǎn)生抵消效應(yīng)。在實踐中，這意味著任意波形發(fā)生器AWG和匹配的高速采集卡必須具有亞納秒的相干精度，而Spectrum旗下的高速采集卡剛好完美符合了這一點。在研究階段，我們也很難從各個供應(yīng)商提供的卡片上確認這個相當不尋常的細節(jié)水平。此外，Spectrum在提供最佳卡片規(guī)格以及在實施過程中都提供了出色的技術(shù)支持。反觀其它競爭對手，他們提案周期過長，也并不了解我們的具體需求，因此出現(xiàn)了嚴重超標和定價過高等情況。”

Neoscan將很快在德國的醫(yī)院安裝首臺設(shè)備。在那里，潛在用戶可以觀察機器為嬰兒掃描時的所有操作。帶有CE標志的認證預計將在2021年底前完成。

Roell博士最后表示:“這種使用既有硬件平臺運行獨創(chuàng)軟件的方式對我們而言非常有效，因為它能夠使我們用最快的速度創(chuàng)造一個新產(chǎn)品。我認為這是一個非常棒的解決方案，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軟件變化進行測試和評估，也加速了創(chuàng)新。”