波谱学杂志, 2025, 42(3): 334-344 doi: 10.11938/cjmr20243142

综述评论

我国高场及超高场磁共振成像设备研制和市场化的机遇与挑战

马滢雪1,2, 赵晏强1,2, 杨晓冬3, 蒋滨4, 陶诚,1,2,*

1.中国科学院武汉文献情报中心，科技大数据湖北省重点实验室，湖北 武汉 430071

2.中国科学院大学 经济与管理学院信息资源管理系，湖北 武汉 430071

3.中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163

4.中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，湖北 武汉 430071

Opportunities and Challenges of High-field and Ultra-high-field Magnetic Resonance Imaging in China

MA Yingxue1,2, ZHAO Yanqiang1,2, YANG Xiaodong3, JIANG Bin4, TAO Cheng,1,2,*

1. Hubei Key Laboratory of Big Data in Science and Technology, National Science Library (Wuhan), Chinese Academy of Sciences, Wuhan, 430071, China

2. Department of Information Resources Management, School of Economics and Management, University of Chinese Academy of Sciences, Wuhan, 430071, China

3. Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, Chinese Academy of Sciences, Suzhou, 215163, China

4. Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, 430071, China

通讯作者: * Tel: 027-87197630, E-mail:taoch@mail.whlib.ac.cn.

收稿日期: 2024-12-30   网络出版日期: 2025-02-08

基金资助: 中国科学院科研装备研制项目(YJKYYQ20210051); 中国科学院研究所科研创新能力评估与服务示范(E2KZ111001)

Corresponding authors: * Tel: 027-87197630, E-mail:taoch@mail.whlib.ac.cn.

Received: 2024-12-30   Online: 2025-02-08

摘要

磁共振成像（MRI）作为一种无创的高分辨医学影像技术，是临床医学诊断的利器，当前MRI不断向更高磁场强度发展．高场及超高场MRI在临床医学诊断及新兴前沿成像技术等领域上展现出明显优势，成为全球各国竞相突破的方向．高场及超高场MRI设备是科学研究和临床应用的重要保障，各国均将其作为重要战略行业予以重视和支持．本文全面分析了高场及超高场MRI设备的国内外市场格局、核心技术竞争态势，重点讨论了我国发展面临的机遇与挑战，并提出了针对性建议．

关键词： 磁共振成像（MRI）; 超高场; 人工智能; 磁体

Abstract

Magnetic resonance imaging (MRI), as a non-invasive, high-resolution medical imaging technology, is a powerful tool for clinical disease diagnosis. Current MRI systems are advancing towards higher magnetic field strength. High-field (HF) and ultra-high-field (UHF) MRI have demonstrated substantial advantages in clinical diagnosis and emerging cutting-edge imaging technologies, making them a focus of global competition. HF and UHF MRI equipment serves as a fundamental guarantee for scientific research and clinical applications, and is emphasized and supported as a strategic industry in many countries. This paper comprehensively analyzes the global market landscape and core technology competition in HF and UHF MRI equipment, highlights opportunities and challenges for China’s development in this field, and proposes targeted recommendations.

Keywords： magnetic resonance imaging (MRI); ultra-high-field; AI; magnets

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本文引用格式

马滢雪, 赵晏强, 杨晓冬, 蒋滨, 陶诚. 我国高场及超高场磁共振成像设备研制和市场化的机遇与挑战[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(3): 334-344 doi:10.11938/cjmr20243142

MA Yingxue, ZHAO Yanqiang, YANG Xiaodong, JIANG Bin, TAO Cheng. Opportunities and Challenges of High-field and Ultra-high-field Magnetic Resonance Imaging in China[J]. Chinese Journal of Magnetic Resonance, 2025, 42(3): 334-344 doi:10.11938/cjmr20243142

引言

高场及超高场MRI通过提升图像质量、加速成像速度、增强功能成像能力、提供丰富的代谢信息等，不仅显著提高了临床诊断的准确性，还推动了科学研究和个性化医疗的发展[1].其重要性不仅体现在医学领域，还具有重要的战略意义，各国纷纷投入资源进行研发和支持，以提升本国在医学影像领域的竞争力.高场及超高场MRI设备的研制及转化不仅关乎医疗设备自主化，更是抢占未来医学影像战略制高点的关键一役.目前大部分研究是关于高场及超高场MRI的技术及应用研究[2-3]，缺乏对其设备的市场现状及关键技术竞争态势的全面分析.本文系统分析了高场及超高场MRI设备的国内外市场格局、核心技术竞争态势，根据我国的发展现状及机遇挑战，提出了相关建议，希望对我国相关产业的进一步发展提供参考.

1 全球高场及超高场MRI发展现状及应用前景

1.1 高场MRI和超高场MRI

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是在静磁场下，对样品施加特定频率的射频脉冲和特定方向的磁场梯度，从而产生位置依赖的磁共振信号，实现空间位置信息编码.利用图像重建技术进行解码，可以重建出样品三维图像.MRI作为一种革命性的医学诊断技术，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学快速发展.

磁场强度（本文均指静磁场强度）是影响MRI信噪比的重要因素，增强磁场强度可以显著提高磁共振的信噪比，增加MRI的灵敏度.因此，MRI技术一直向更高磁场强度不断发展，以期获得更高分辨率的图像[4-5].

通常将磁场强度在1.5~3.0 T的设备称为高场MRI，主要产品有1.5 T和3.0 T两种；磁场强度高于3.0 T的设备称为超高场MRI，主要有5.0 T、7.0 T、9.4 T、10.5 T、11.7 T五种.其中，已经商业化的临床MRI有1.5 T、3.0 T、5.0 T和7.0 T，而9.4 T、10.5 T和11.7 T还处于科研使用阶段.高场及超高场MRI系统涉及学科交叉多、技术体系复杂，是医疗设备领域门槛最高的方向之一.

1.2 高场及超高场MRI应用前景广阔

由于高场及超高场MRI具有较高的图像分辨率和信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）且可实现快速成像等优势[6-7]，随着相关设备的研制与应用，高场及超高场MRI快速成为国际医学磁共振领域最热门的研究方向之一.

在临床医学方面，超高场MRI使解剖学T1加权图像的空间分辨率达到亚毫米级，从而实现对解剖结构和病理变化的更精细描绘[8].超高场MRI成像已为癫痫、多发性硬化症、脑肿瘤、脑血管疾病等的临床诊断带来突破性进展[9-10].同时，也在常规影像难以诊断的神经退行性疾病的发病机理研究、初期诊断、治疗监测和疗后效果评价上具有极大潜力[11-12].

高场及超高场MRI推动了一系列新兴前沿技术的临床研究与应用.一是血氧水平依赖（Blood Oxygenation Level Dependent，BOLD）功能MRI（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）技术. BOLD fMRI对大脑神经活动的血液动力学变化进行成像，可以间接地反映大脑的神经活动[13].在超高场系统下，BOLD的灵敏度会大幅提升[14]，除了可以提高fMRI图像的质量外，还可对微脉管和微脉管系统产生的BOLD信号进行快速定量映射，以更高的时间和空间分辨率获取fMRI数据，有望提供有关神经元激活的新信息[15].二是化学交换饱和转移（Chemical Exchange Saturation Transfer，CEST）MRI成像技术.CEST MRI作为一种新型对比增强技术，通过饱和特定质子将饱和信号传给周围自由水质子，就可以检测水信号的变化来实现间接成像.该技术将传统MRI的实用性扩展到分子成像领域，自推出以来，CEST MRI已越来越多地用作不稳定质子和微环境特性成像的灵敏工具[16]，以补充常规磁共振波谱或MRI检查的不足.尽管CEST MRI可以在3 T磁场强度下工作，但CEST MRI很大程度上受益于超高场，这是由于超高场的更高信噪比和光谱分辨率，可以改善z谱中不同代谢物的分离[17].在最近的研究中，超高场CEST MRI展示出了肿瘤分级和治疗效果预测的潜力[18-19].三是除传统1H核以外的其他自旋原子核（X核）MRI技术.由于超高场MRI的极高SNR增益作用，X核MRI在临床研究中也日益普及[20].例如，23Na MRI可作为软骨退变、乳腺癌治疗监测的临床研究工具[21]，31P MRI和磁共振波谱可以深入了解细胞的体内能量代谢等[22]. 这些新兴前沿技术使MRI应用范围进一步拓展，未来有望实现从研究到临床诊断的飞跃.

高场及超高场MRI设备的应用前景广泛，其技术优势使其在医学影像领域具有巨大的发展潜力.然而，要将这些技术优势转化为市场中的竞争优势，需要从技术研发、市场拓展、政策支持等多方面入手.

2 国际和国内高场及超高场MRI设备市场格局

2.1 国际市场

对于高场MRI，1.5 T和3.0 T两种规格MRI设备在全球市场上占据主要份额.美国的通用电气（GE）、荷兰的飞利浦（Philips）和德国的西门子（Siemens）是全球医学影像界的三大巨头，并称“GPS”，占据全球高场MRI市场近80%的份额[23].高场MRI设备市场的其他主要参与者还包括美国福纳（Fonar）公司、日本的佳能医疗（原东芝）、日立（HITACHI）公司和富士胶片（FUJIFILM）公司，中国的联影医疗和东软医疗[24]（表1）.

表1   全球主要的高场及超高场MRI企业情况

Table 1  Global major high-field and ultra-high-field MRI companies

主要MRI企业国家MRI设备主要场强
通用电气
福纳公司		美国1.5 T、3.0 T、7.0 T
1.5 T、3.0 T
飞利浦荷兰1.5 T、3.0 T
西门子德国1.5 T、3.0 T、7.0 T
佳能医疗
日立公司
富士胶片公司
日本
1.5 T、3.0 T
1.5 T、3.0 T
1.5 T、3.0 T
联影医疗
东软医疗		中国1.5 T、3.0 T、5.0 T
1.5 T、准3.0 T

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超高场MRI设备的生产和用户主要集中在北美和欧洲.目前共有四款超高场MRI上市，分别为西门子MAGNETOM Terra 7 T MRI（2017年获批）、MAGNETOM Terra X 7 T MRI（2022年推出）以及GE的Signa 7 T MRI（2020年获批）.截至2023年全球共安装了100多台7 T MRI系统[25]，主要分布在北美和欧洲[26]，其中全球超过70%的7 T磁共振设备来自西门子[27]. 5.0 T MRI设备只有中国联影生产，联影全球首款5.0 T MRI 2022年获批上市，但尚未打开国际市场.

在大于7 T的更高场强MRI方面，全球已安装完成的科研用9.4 T MRI系统有5台，10.5 T MRI系统1台[5]，均未进入临床.目前国际上最高场强人体MRI系统是由法国ISEULT研究所牵头研制的11.75 T MRI系统[28].全球第一台9.4 T、10.5 T和11.75 T MRI系统均由西门子安装，西门子在全球超高场MRI设备市场处于引领地位.

2.2 国内市场

国内高场MRI设备市场主要由西门子、GE、联影医疗、飞利浦和东软医疗主导，进口品牌占据了我国中高端MRI市场的近7成.国内MRI市场结构主要以1.5 T和3.0 T为主[29]，其中，1.5 T 设备占比61.4%，3.0 T占比25%[30].1.5 T设备因能满足基本临床需求，价格相对便宜，所以市场比重较大，国产品牌占有率为47%[31]，覆盖率较高.3.0 T设备比1.5 T的性能更好，但价格高，3.0 T及以上MRI设备主要以进口品牌为主.据统计，我国共安装有9台7 T人体MRI[26]，1台9.4 T人体MRI(安装在中国科学院生物物理研究所).

3 高场及超高场MRI设备核心技术竞争态势

MRI设备主要包括磁体、梯度系统、射频系统、计算机系统和其他辅助设备.对MRI设备核心部件研发的国内外竞争情况进行分析，具体情况见3.1小节，简要总结如表2所示.

表2   MRI设备核心部件的主要机构及国内外竞争形势

Table 2  Key players in MRI core components and the current competitive landscape

磁共振核心部件国外主要机构国内主要机构目前形势
磁体美国GE、德国西门子和布鲁克、荷兰
飞利浦、日本三菱、英国特斯拉公司、
意大利ASG超导体公司		宁波健信、辰光医疗、联
影医疗、东软医疗、奥泰
医疗、中国科学院电工研
究所		国内外差距较大，中高端
产品以进口为主
梯度系统美国GE、德国西门子和布鲁克、荷兰
飞利浦、澳大利亚磁力公司		联影医疗、宁波健信、
东软医疗		国内外差距较大，
以进口为主
射频系统美国Invivo、GE和美国仪器公司、荷兰
飞利浦、英国特斯拉公司和MR线圈
科技公司、德国西门子和布鲁克公司、
日本东芝		联影医疗、辰光医疗国内外差距较大，
以进口为主
计算机系统
（量子计算机研发）		美国麻省理工大学、德国斯图加特大学、荷兰代尔夫特理工大学中国科学技术大学、清华
大学、南方科技大学		研发阶段，我国比肩美国，
处于世界一流水平

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3.1 核心部件

3.1.1 磁体生产集中在欧美和日本

磁体是MRI重要的核心部件，占据MRI设备成本的30%至60%.高场及超高场MRI主要采用超导磁体，磁场强度越大，研发难度越大.根据日商环球讯息有限公司的全球产业分析（Global Industry Analysts）数据显示[32]，2022年全球超导磁体市场估计为32亿美元，预计到2030年将达到40亿美元规模，复合年增长率为2.9%.

国外具有MRI超导磁体生产能力的企业包括美国GE（2015年收购法国阿尔斯通电力公司）、德国西门子（2003年收购英国牛津磁体）和布鲁克公司、荷兰飞利浦（2007年收购美国IGC）、日本三菱、英国特斯拉公司、意大利ASG超导体公司等.GE、西门子、飞利浦、特斯拉公司均已开发出7.0 T场强的MRI磁体.另外，GE制造出11.7 T磁体（Iseult项目）[33]，特斯拉公司开发出的9.4 T全身磁体以及11.74 T头部MRI磁体[34]，ASG超导体公司开发出10.5 T MRI磁体[35].

我国可生产MRI超导磁体的企业主要有宁波健信、辰光医疗、联影医疗、东软医疗、奥泰医疗等.宁波健信、辰光医疗、联影医疗、东软医疗可以生产3.0 T MRI磁体，7.0 T及以上超高场磁体长期被国外企业垄断.2022年，中国科学院电工研究所研制出9.4 T人体全身MRI超导磁体，打破了国外对该技术的垄断[36].

利用incopat数据库，对磁共振超导磁体专利进行检索分析（图1，检索时间为2024年1月5日），日立、GE、飞利浦、西门子等领先的影像公司拥有大量的技术专利，具有较强的自主研发实力.我国超高场磁体专利申请量最多的是中国科学院，但是我国企业专利申请相对较少，研发实力相对薄弱.

图1

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图1   磁共振超导磁体专利申请数量

Fig. 1   Number of patent applications for magnetic resonance superconducting magnets


3.1.2 梯度与射频系统国内外差距大，以进口为主

梯度系统为磁共振信号进行空间定位编码，在MRI图像生成中起着关键作用.梯度线圈是梯度系统的重要部件，梯度线圈性能对图像的质量和图像编码速度影响巨大.国外主要磁共振梯度线圈生产厂家包括美国GE、德国的西门子和布鲁克公司、荷兰飞利浦、澳大利亚磁力（Magnetica）公司等[37].国内生产商主要包括联影医疗、宁波健信、东软医疗等.目前国外在磁共振梯度系统技术上处于领先地位，其高端产品性能卓越[38].我国整体技术水平仍相对较低，大部分MRI整机企业依赖外部采购梯度系统[39].

射频系统负责产生射频场和接收射频信号，是MRI的关键组成部分之一，对图像的分辨率和信噪比影响非常大.射频系统作为MRI系统技术密集的核心部件，具有行业准入门槛高，研发难度大，研发周期长、成本高等技术壁垒.因此，行业内射频线圈的供给尚不能完全满足需求，并且呈现供给方集中的特点[40]，主要集中在北美和欧洲.从全球来看，MRI射频线圈生产商主要包括美国Invivo公司、GE和美国仪器公司（USA Instruments）、荷兰的飞利浦、英国特斯拉公司和MR线圈科技（CoilTech）公司、德国西门子和布鲁克公司、日本东芝、中国联影医疗和辰光医疗等[37].目前西门子、GE、飞利浦等国外企业在市场中占据主导地位，国内企业主要集中在中低端市场，高端射频系统的研发和生产仍面临技术挑战[41].

3.1.3 量子计算机赋能MRI，我国科研处于一流水平

计算机系统相当于MRI仪器的“大脑”，控制着MRI的脉冲激发、信号采集、数据运算和图像显示等功能.相比经典计算机，量子计算机的强大计算能力可以带来更快、更全面的方法，从MRI中提取相关物理信息，并改善临床诊断.医学成像领域一直在寻求创新方法来实现临床定量MRI，量子计算机可以加速扫描，促进定量MRI转化为临床应用.与常规的依靠经验观察MRI图像进行定性评估不同，定量MRI通过提取图像3D像素中的信息，以可量化的参数更精准地评估人体特性.

量子计算机潜力巨大，目前还处于科研阶段.在量子计算机原型机方面，世界主要国家均有所突破，比如，美国谷歌公司推出53个量子比特的计算机“悬铃木”，中国科学技术大学团队先后研制出76光子的“九章”光量子计算原型机、113光子的“九章二号”和255光子的“九章三号”等[42]；在MRI的量子算法方面，主要国家也进行科技布局，2018年5月，微软与凯斯西储大学合作，将利用量子启发算法，处理比传统计算机可行数据量更大的临床数据，以此改进MRI扫描[43].2022年7月，美国能源部费米国家加速器实验室（FNAL）超导量子材料和系统中心（SQMS）与纽约大学朗格尼健康中心合作[44]，探索分析MRI扫描新方法，双方共同致力于利用量子计算加速MRI扫描.目前，在磁共振量子计算和算法研究方面，主要研究机构包括美国麻省理工大学、德国斯图加特大学、荷兰代尔夫特理工大学、中国科学技术、清华大学、南方科技大学等.

3.2 AI技术的布局

人工智能（AI）在医疗装备领域已大显身手.AI赋能的核心技术可以在MRI的图像生成及后处理、辅助疾病诊断、预后预测等诸多方面发挥重要作用，使MRI更加智能、高效和精准[45,46].AI医学影像的快速发展也为MRI设备升级及其在疾病精准诊疗中的应用带来新的机遇.国内外知名企业已布局AI技术研发，如GE的AIR™ Recon DL人工智能平台（2019），西门子的AI 2.0人机交互平台myExamCompanion平台（2020）以及Deep Resolve技术（2022），飞利浦的超级人工智能重建平台SmartSpeed（2021）和全自动工作流引擎MR Workspace（2021），联影医疗的磁共振“类脑”技术平台（2021），佳能医疗的DLR-AiCE系统（2021）等，不仅实现了扫描速度、图像信噪比和分辨率的同时提升，还可无缝集成到临床工作流程中，实现从图像采集、重建、后处理的全流程覆盖.我国在AI医疗领域发展处于国际领先地位，仅次于美国[47]，截止2024年8月，我国共有相关企业536家[48]，应用领域十分广泛，在影像三维重建、病灶识别与标注、靶区自动勾画等方面都有较好的研究基础[49].先进的AI影像技术、巨大的市场需求以及国家利好政策为我国AI+MRI的发展提供了“沃土”.

4 我国MRI面临的发展机遇

4.1 我国MRI市场需求巨大

我国人均MRI保有量低，有巨大缺口.按照2022年数据[50]，日本人均MRI设备拥有量最多，为每百万人口约57.4台.美国、韩国每百万人口拥有量分别为34.7和34.2台，均远超我国9.4台/百万人的保有量.随着我国老年人口的增加和医疗保健服务业迅速扩张，MRI临床检查需求持续高涨.同时，随着人民生活水平提高和对更高医疗水平的需求增加，我国MRI设备将会不断升级，3.0 T有望逐步替代1.5 T. 美国《财富》2023年商业观察数据预测，未来我国将成为全球最大的MRI市场之一.

4.2 我国技术研发实力不断提升

虽然我国MRI医疗设备产业起步较晚，但是近年来我国MRI研发实力突飞猛进（图2）.2008年我国奥泰医疗研制出我国首台具有核心知识产权的1.5 T MRI整机，成为国产高场超导MRI的破冰者[51]，比GE推出全球首台1.5 T超导MRI设备晚了25年.但是，近15年来随着我国联影医疗、东软医疗、奥泰医疗等医疗企业开启MRI仪器的自主研发之路，我国国产MRI仪器开始崛起，国内MRI市场格局正在悄然改变.我国国产1.5 T MRI市场占有率不断增加，用户认可度也不断上升，逐步实现由弱渐强的转变.据统计，国内国产1.5 T MRI市场从2013年的不足5%上升到2022年的47%[31].2014年我国联影医疗研制出全核心技术自主知识产权的3.0 T MRI，2022年联影自主研制的5.0 T MRI获批上市，这些标志我国MRI研发技术迈上新台阶.从2022年我国1.5 T和3.0 T MRI主要企业的市场份额分析[31]（图3），德国西门子、美国GE、荷兰飞利浦三大企业占据了我国将近64.7%的市场，我国本土企业市场占有率也在逐渐提高，占有率约为33.4%.其中，联影医疗的市场占有率上升至23.9%，东软医疗的市场占有率为2.4%，入围MRI国内市场占有率前五，发展空间广阔.2022年数据统计表明，联影医疗1.5 T MRI国内新增市场份额超越GPS，排名第一，3.0 T MRI新增市场份额排名第三[52]，我国MRI设备国产替代空间较大.

图2

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图2   我国高场及超高场MRI的发展历程

Fig. 2   The development process of high-field and ultra-high-field MRI in China


图3

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图3   2022年国内高场MRI市场占比情况

Fig. 3   The share of domestic high-field MRI market in 2022


对于超高场MRI中7 T及以上MRI来说，我国尚未突破7 T MRI的商业化，但是2021年联影医疗推出了我国首台9.4 T临床前MRI，我国已跻身超高场MRI研发前列.

4.3 国家高度重视高端医疗装备研发

磁共振等医疗装备是我国卫生健康事业的重要基石，是保障人民群众生命安全和身体健康的医之重器，也是提高医疗诊断水平的重要手段.

中共中央、国务院高度重视高端医疗装备的发展，2016年10月，中共中央、国务院印发《“健康中国2030”规划纲要》，提出大力发展高性能医疗器械等，提高具有自主知识产权的医学诊疗设备的国际竞争力.2020年3月，习近平总书记发表重要讲话，强调“要加快补齐我国高端医疗装备短板，加快关键核心技术攻关，突破这些技术装备瓶颈，实现高端医疗装备自主可控”.2021年3月，国家“十四五”规划提出将高端医疗设备作为重点发展领域之一，“研制高端医学影像等大型医疗设备及关键零件”.2022年4月，国务院办公厅印发《“十四五”国民健康规划》提出，做优做强健康产业，开展原创性技术攻关，推出一批融合人工智能等新技术的高质量医疗装备.

国家相关部门也相继在规划中布局磁共振研发.2017年5月，科技部印发《“十三五”医疗器械科技创新专项规划》，提出加快发展MRI，重点开发与国外主流产品技术水平相当的高场（不小于3 T）超导MRI系统.2021年12月，工业和信息化部联合十部委印发《“十四五”医疗装备产业发展规划》强化关键核心技术攻关，重点发展新型医学影像等领域的医疗器械，支持企业围绕医疗器械生产的关键技术、核心装备、新型材料开展攻关.《国家自然科学基金“十四五”发展规划》优先支持基于人工智能的医学影像等智能化医疗的基础理论与关键技术，推进医学诊疗核心技术突破.

党中央、国务院的决策部署，国家有关部门的规划布局为我国高场及超高场高端磁共振医疗设备的快速发展提供了有力的指导和保障.

5 关于未来的发展建议

我国高场及超高场MRI在政策和市场需求的驱动下，迎来了快速发展的良好机遇.建议未来从加大政策支持、提升关键核心技术能力、提升产品竞争力等方面加强布局.

5.1 增强国产MRI的市场竞争力

我国企业应改变市场对于进口医疗设备先入为主的看法，提升国产MRI产品性价比及售后服务，提升技术水平和产品性能在医疗机构的认可度，建立良好的业界口碑和影响力.政府通过政策支持国产MRI企业加强自主研发能力、优先采购国产MRI产品，提升国产产品市场占有率.

5.2 提高核心零部件生产能力，突破技术瓶颈

我国MRI医疗装备产业已进入快速、高质量发展期，当前最重要的是确保整个产业链供应链的自主可控能力，在关键时刻“不掉链子”，摆脱国外产品及技术垄断.目前国内MRI核心元件（如磁体、射频系统、梯度系统等）竞争能力落后于国际先进水平，元器件生产商技术升级速度赶不上整机生产商研发速度，仍存在国内自主知识产权的MRI整机需要使用进口元器件的窘境.在国外技术垄断局势和国内政策的驱使下，我国核心元件厂商要加大自身研发能力，加强高端磁体、梯度与射频系统的研发和生产，并与研发实力较强的国家科研机构（如高端磁体研制可与中国科学院电工研究所合作）、高校合作，依托已有的科研平台及技术加快推进高场及超高场MRI核心零部件的研发及产业化，着力突破技术瓶颈.

5.3 加大高端产品的研发及产业化实力

对于超高场MRI等高端产品，我国竞争力与世界一流水平相比还存在明显差距.我国MRI企业、科研院所、高校等先进技术研发主力军应加大研发力度，加快我国超高场MRI的研发及科技成果转化进程，加强量子、AI技术与MRI的融合.另外，密切关注产业发展动向，根据自身优势前瞻布局新兴研究方向，掌握高端MRI产业发展主动权.比如，中国科学院在多核和超极化磁共振领域具有很大的技术优势[53]，国内相关企业可与中国科学院开展合作，产学研结合，优势互补，开发多核或者超极化高场超高场MRI，在该赛道上争先突破.

利益冲突

无

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Magnetic resonance imaging (MRI) is essential for the early diagnosis of multiple sclerosis (MS), for investigating the disease pathophysiology, and for discriminating MS from other neurological diseases. Ultra-high-field strength (7-T) MRI provides a new tool for studying MS and other demyelinating diseases both in research and in clinical settings. We present an overview of 7-T MRI application in MS focusing on increased sensitivity and specificity for lesion detection and characterisation in the brain and spinal cord, central vein sign identification, and leptomeningeal enhancement detection. We also discuss the role of 7-T MRI in improving our understanding of MS pathophysiology with the aid of metabolic imaging. In addition, we present 7-T MRI applications in other demyelinating diseases. 7-T MRI allows better detection of the anatomical, pathological, and functional features of MS, thus improving our understanding of MS pathology in vivo. 7-T MRI also represents a potential tool for earlier and more accurate diagnosis.

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BUDINGER T F, BIRD M D.

MRI and MRS of the human brain at magnetic fields of 14 T to 20 T: Technical feasibility, safety, and neuroscience horizons

[J]. NeuroImage, 2018, 168: 509-531.

[本文引用: 1]

ZARETSKAYA N, FISCHL B, REUTER M, et al.

Advantages of cortical surface reconstruction using submillimeter 7 T MEMPRAGE

[J]. NeuroImage, 2018, 165: 11-26.

[本文引用: 1]

VACHHA B, HUANG S Y.

MRI with ultrahigh field strength and high-performance gradients: challenges and opportunities for clinical neuroimaging at 7 T and beyond

[J]. Eur Radiol Exp, 2021, 5(1): 35.

DOI:10.1186/s41747-021-00216-2      PMID:34435246      [本文引用: 1]

Research in ultrahigh magnetic field strength combined with ultrahigh and ultrafast gradient technology has provided enormous gains in sensitivity, resolution, and contrast for neuroimaging. This article provides an overview of the technical advantages and challenges of performing clinical neuroimaging studies at ultrahigh magnetic field strength combined with ultrahigh and ultrafast gradient technology. Emerging clinical applications of 7-T MRI and state-of-the-art gradient systems equipped with up to 300 mT/m gradient strength are reviewed, and the impact and benefits of such advances to anatomical, structural and functional MRI are discussed in a variety of neurological conditions. Finally, an outlook and future directions for ultrahigh field MRI combined with ultrahigh and ultrafast gradient technology in neuroimaging are examined.© 2021. The Author(s).

MORRISON M A, LUPO J M.

7-T magnetic resonance imaging in the management of brain tumors

[J]. Magn Reson Imaging Clin N Am, 2021, 29(1): 83-102.

DOI:10.1016/j.mric.2020.09.007      PMID:33237018      [本文引用: 1]

This article provides an overview of the current status of ultrahigh-field 7-T magnetic resonance (MR) imaging in neuro-oncology, specifically for the management of patients with brain tumors. It includes a discussion of areas across the pretherapeutic, peritherapeutic, and posttherapeutic stages of patient care where 7-T MR imaging is currently being exploited and holds promise. This discussion includes existing technical challenges, barriers to clinical integration, as well as our impression of the future role of 7-T MR imaging as a clinical tool in neuro-oncology.Copyright © 2020 Elsevier Inc. All rights reserved.

VERMA G, DELMAN B N, BALCHANDANI P.

Ultrahigh field MR imaging in epilepsy

[J]. Magn Reson Imaging Clin N Am, 2021, 29(1): 41-52.

DOI:10.1016/j.mric.2020.09.006      PMID:33237014      [本文引用: 1]

More than one million people in the United States suffer from seizures that are not controlled with antiseizure medications. Targeted interventions such as surgery and deep brain stimulation can confer seizure reduction or even freedom in many of these patients with drug-resistant epilepsy, but success critically depends on identification of epileptogenic zones through MR imaging. Ultrahigh field imaging facilitates improved sensitivity and resolution across many imaging modalities and may facilitate better detection of epileptic markers than is achieved at lower field strengths. The increasing availability and clinical adoption of ultrahigh field scanners play an important role in characterizing drug-resistant epilepsy and planning for its treatment.Copyright © 2020 Elsevier Inc. All rights reserved.

DUZEL E, COSTAGLI M, DONATELLI G, et al.

Studying Alzheimer disease, Parkinson disease, and amyotrophic lateral sclerosis with 7-T magnetic resonance

[J]. Eur Radiol Exp, 2021, 5(1): 36-53.

DOI:10.1186/s41747-021-00221-5      PMID:34435242      [本文引用: 1]

Ultra-high-field (UHF) magnetic resonance (MR) scanners, that is, equipment operating at static magnetic field of 7 tesla (7 T) and above, enable the acquisition of data with greatly improved signal-to-noise ratio with respect to conventional MR systems (e.g., scanners operating at 1.5 T and 3 T). The change in tissue relaxation times at UHF offers the opportunity to improve tissue contrast and depict features that were previously inaccessible. These potential advantages come, however, at a cost: in the majority of UHF-MR clinical protocols, potential drawbacks may include signal inhomogeneity, geometrical distortions, artifacts introduced by patient respiration, cardiac cycle, and motion. This article reviews the 7 T MR literature reporting the recent studies on the most widespread neurodegenerative diseases: Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and amyotrophic lateral sclerosis.© 2021. The Author(s).

DONATELLI G, CERAVOLO R, FROSINI D, et al.

Present and future of ultra-high field MRI in neurodegenerative disorders

[J]. Curr Neurol Neurosci, 2018, 18(6): 31-46.

DOI:10.1007/s11910-018-0841-7      PMID:29679161      [本文引用: 1]

With a high signal-to-noise ratio, unparalleled spatial resolution, and improved contrasts, ultra-high field MR (≥ 7 T) has great potential in depicting the normal radiological anatomy of smaller structures in the brain and can also provide more information about morphological, quantitative, and metabolic changes associated with a wide range of brain disorders. By focusing attention on specific brain regions believed to be associated with early pathological change, or by more closely inspecting recognized foci of brain pathology, ultra-high field MR can improve the accuracy and sensitivity of neuroimaging. This article reviews recent studies at ultra-high field about Alzheimer's disease (AD), Parkinson's disease (PD), and amyotrophic lateral sclerosis (ALS).The research on AD has mainly focused on detecting the thinning of hippocampal layers and the susceptibility effect supposed to be related to beta-amyloid deposition. In patients with PD, atypical parkinsonisms and subjects at risk of developing motor symptoms of Parkinson's disease, the main aim was to detect changes in the substantia nigra, probably related to increased iron deposition. In patients with ALS, both brain and spinal cord were investigated, with the aim of finding changes in the primary motor cortex and corticospinal tract which reflect neurodegeneration and neuroinflammation. Ultra-high field MR was shown to be useful for detecting subtle brain changes in patients with AD, and possible new diagnostic biomarkers in patients with PD and ALS were discovered. The ability of 7 T MR to provide prognostic biomarkers in subjects at risk for developing synucleinopathies is currently under evaluation.

GE J Q, GAO J H.

A review of functional MRI application for brain research of Chinese language processing

[J]. Magn Reson Lett, 2023, 3(1): 1-13.

[本文引用: 1]

LEE S P, SILVA A C, UGURBIL K, et al.

Diffusion-weighted spin-echo fMRI at 9.4 T: Microvascular/tissue contribution to BOLD signal changes

[J]. Magn Reson Med, 1999, 42(5): 919-928.

PMID:10542351      [本文引用: 1]

The nature of vascular contribution to blood oxygenation level dependent (BOLD) contrast used in functional MRI (fMRI) is poorly understood. To investigate vascular contributions at an ultrahigh magnetic field of 9.4 T, diffusion-weighted fMRI techniques were used in a rat forepaw stimulation model. Tissue and blood T(2) values were measured to optimize the echo time for fMRI. The T(2) of arterial blood was 40.8 +/- 3.4 msec (mean +/- SD; n = 5), similar to the tissue T(2) of 38.6 +/- 2.1 msec (n = 16). In comparison, the T(2) of venous blood at an oxygenation level of 79.6 +/- 6.1% was 9. 2 +/- 2.3 msec (n = 11). The optimal spin-echo time of 40 msec was confirmed from echo-time dependency fMRI studies. The intravascular contribution was examined using a graded diffusion-weighted spin-echo echo-planar imaging technique with diffusion weighting factor (b) values of up to 1200 sec/mm(2). Relative BOLD signal changes induced by forepaw stimulation showed no dependence on the strength or direction of the diffusion-sensitizing gradients, suggesting that the large vessel contribution to the BOLD signal is negligible at 9.4 T. However, gradient-echo fMRI performed with bipolar diffusion sensitizing gradients, which suppress intravascular components from large vessels, showed higher percent signal changes in the surface of the brain. This effect was attributed to the extravascular contribution from large vessels. These findings demonstrate that caution should be exercised when interpreting that higher percent changes obtained with gradient-echo BOLD fMRI are related to stronger neural activation. Magn Reson Med 42:919-928, 1999.Copyright 1999 Wiley-Liss, Inc.

LEWIS L D, SETSOMPOP K, ROSEN B R, et al.

Stimulus-dependent hemodynamic response timing across the human subcortical-cortical visual pathway identified through high spatiotemporal resolution 7T fMRI

[J]. NeuroImage, 2018, 181: 279-291.

DOI:S1053-8119(18)30563-9      PMID:29935223      [本文引用: 1]

Recent developments in fMRI acquisition techniques now enable fast sampling with whole-brain coverage, suggesting fMRI can be used to track changes in neural activity at increasingly rapid timescales. When images are acquired at fast rates, the limiting factor for fMRI temporal resolution is the speed of the hemodynamic response. Given that HRFs may vary substantially in subcortical structures, characterizing the speed of subcortical hemodynamic responses, and how the hemodynamic response shape changes with stimulus duration (i.e. the hemodynamic nonlinearity), is needed for designing and interpreting fast fMRI studies of these regions. We studied the temporal properties and nonlinearities of the hemodynamic response function (HRF) across the human subcortical visual system, imaging superior colliculus (SC), lateral geniculate nucleus of the thalamus (LGN) and primary visual cortex (V1) with high spatiotemporal resolution 7 Tesla fMRI. By presenting stimuli of varying durations, we mapped the timing and nonlinearity of hemodynamic responses in these structures at high spatiotemporal resolution. We found that the hemodynamic response is consistently faster and narrower in subcortical structures than in cortex. However, the nonlinearity in LGN is similar to that in cortex, with shorter duration stimuli eliciting larger and faster responses than would have been predicted by a linear model. Using oscillatory visual stimuli, we tested the frequency response in LGN and found that its BOLD response tracked high-frequency (0.5 Hz) oscillations. The LGN response magnitudes were comparable to V1, allowing oscillatory BOLD signals to be detected in LGN despite the small size of this structure. These results suggest that the increase in the speed and amplitude of the hemodynamic response when neural activity is brief may be the key physiological driver of fast fMRI signals, enabling detection of high-frequency oscillations with fMRI. We conclude that subcortical visual structures exhibit fast and nonlinear hemodynamic responses, and that these dynamics enable detection of fast BOLD signals even within small deep brain structures when imaging is performed at ultra-high field.Copyright © 2018 Elsevier Inc. All rights reserved.

TIAN Y T, LI C M, CHEN M.

Research progress of chemical exchange saturation transfer magnetic resonance imaging in neurodegenerative disease

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田瑶天, 李春媚, 陈敏.

化学交换饱和转移成像在神经退行性疾病中的研究进展

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LIEBERT A, TKOTZ K, HERRLER J, et al.

Whole-brain quantitative CEST MRI at 7T using parallel transmission methods and $\text{B}_{\text{1}}^{\text{+}}$ correction

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MEISSNER J E, KORZOWSKI A, REGNERY S, et al.

Early response assessment of glioma patients to definitive chemoradiotherapy using chemical exchange saturation transfer imaging at 7 T

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PAECH D, WINDSCHUH J, OBERHOLLENZER J, et al.

Assessing the predictability of IDH mutation and MGMT methylation status in glioma patients using relaxation-compensated multipool CEST MRI at 7.0 T

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WANG G X, YANG H Y, LI J, et al.

Overview and progress of X-nuclei magnetic resonance imaging in biomedical studies

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Ultra-high field magnetic resonance imaging technology and clinical application

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超高场磁共振成像技术与临床应用

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KRAFF O, FISCHER A, NAGEL A M, et al.

MRI at 7 Tesla and above: demonstrated and potential capabilities

[J]. J Magn Reson Imaging, 2015, 41(1): 13-33.

DOI:10.1002/jmri.24573      PMID:24478137      [本文引用: 1]

With more than 40 installed MR systems worldwide operating at 7 Tesla or higher, ultra-high-field (UHF) imaging has been established as a platform for clinically oriented research in recent years. Along with technical developments that, in part, have also been successfully transferred to lower field strengths, MR imaging and spectroscopy at UHF have demonstrated capabilities and potentials for clinical diagnostics in a variety of studies. In terms of applications, this overview article focuses on already achieved advantages for in vivo imaging, i.e., in imaging the brain and joints of the musculoskeletal system, but also considers developments in body imaging, which is particularly challenging. Furthermore, new applications for clinical diagnostics such as X-nuclei imaging and spectroscopy, which only really become feasible at ultra-high magnetic fields, will be presented.© 2014 Wiley Periodicals, Inc.

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2022年中国MRI行业市场规模及竞争格局预测分析

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刘莲花, 蒋滨, 陈代谢, 等.

超导磁共振仪器设备国产化现状及挑战

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DOI:10.11938/cjmr20212961      [本文引用: 1]

磁共振在化学分析和医学影像等领域发挥着不可或缺的作用，而磁共振仪器设备是开展磁共振研究的必要前提.长期以来，国外仪器厂商在我国磁共振仪器市场居于垄断地位.近年来，随着我国在磁共振仪器研发和产业化方面不断取得进展，市场份额为外商垄断的局面已大为改观.本文调研综述了我国磁共振仪器设备研制的现状，以及面临的若干挑战.

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