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中國首臺9.4T核磁共振成像系統研發成功背后
發布者: 發布時間:2018-8-27
 

9.4T核磁共振成像系統是目前世界上最強大的成像設備之一,在全球僅有四臺。在風景迤邐的懷柔雁棲湖畔,中國科學院大學雁棲湖校區的科研樓里,就陳列著一臺完全由中國科學院自主研發的9.4T核磁共振成像系統。
    據中國科學院生物物理研究所(以下簡稱“中科院生物物理所”)的專家介紹,我們通常所熟悉的醫院臨床使用的核磁共振是氫核磁共振,而9.4T不但能做分辨率更高的氫核共振成像,還能夠做鈉核和磷核成像。由于磷和鈉元素在細胞核中極其微量,需要很高的信噪比才能將其信號放大成像,更高的磁場才能提供更高信噪比及分辨率。氫核共振影像只能看到的結構,不能提供更多的代謝過程信息。而鈉和磷都與代謝有關,因此,鈉和磷元素的核共振成像可以用來研究人體的代謝過程,有助于研究關于腦與認知等基礎性的生命科學問題及腫瘤、神經的疾病等醫學難題。

    在9.4T核磁共振成像系統方面,中科院生物物理所主要是基于應用層面的研究和系統的搭建,并且實現了在局部技術方面的突破,如解決了超導磁體達到9T以上的均勻度的難題,這在全球也僅有一兩家公司能夠做到。
    未來,隨著生命科學及醫學研究的深入,9.4T核磁共振成像系統在醫學上將更具應用價值。比如,9.4T核磁共振成像系統相比于目前臨床醫療普遍使用的3T相比,成像更清晰精細,可以清晰呈現細微結構的像。在某些疾病的診斷方面,當3T系統無法清晰觀察時,而9.4T系統的具體應用價值在此時就能體現出來。
    不過,相關專家也表示,現階段9.4T仍主要用于科研,其應用價值還要取決于進一步的科研結果及市場需求。醫生主要觀察病理結構,但科學家會進行更細微、更深層的研究,例如在人產生思維的時候,微觀結構的變化及其影響等等。

    專業機房建造:參數之外的大學問
    在9.4T核磁共振成像系統研發啟動的同時,配套的專業機房建造是項目組面臨的巨大挑戰。據項目負責人介紹,儀器的磁場越大,其對應的信噪比就越高。人們熟悉的醫療用核磁共振儀磁場強度大約僅為1.5T,現今中科所面對的是9.4T超高強度磁場。磁場會受外界影響,也對外界產生影響,一輛行駛的汽車也可能會對磁場產生擾動造成數據偏差。
    為了解決超強磁場的問題,中科院為此需要建造一個面積數百平米的專用機房,這個機房看似簡單,卻是一個典型的“高精尖”項目。
    除需要解決對超強磁場的專業隔離設備安裝外,項目組還要考慮如何保障機房的供電、制冷和相關配套設備的部署以及維護。為此中科所進行了機房基礎設施包括UPS、空調、水機在內的公開招標,對配套產品的可靠性、節能性 、靈活性等產品性能等提出高標準要求。
    其中,UPS作為?;ば緣牡繚瓷璞?,是建造機房的核心組件。雖然其性能參數具有重要參考意義,但是,現代機房在建設時,還要成分考慮其是否具備部署新型架構的能力,是否可以滿足綠色電力儲能的要求,以及是否具有可擴展性,以滿足不斷增長的應用需求。
    同時,精密空調水系統是一個較為復雜的系統,對機房精密空調系統的運行效果至關重要。同樣,在強調綠色環保的大趨勢下,建造機房如果不能提供行之有效的供電和制冷解決方案,機房的低效問題將尤其突出。
    想要解決上述問題就要從機房基礎設施方面著手。這就是一個包藏著大學問的專業機房。
    可靠的保障來自:實踐經驗+行業口碑
    對于此次合作伙伴的選擇,中科所不僅提出設備要與9.4T核磁共振成像系統配套,抗強磁干擾和高質量品牌,更明確提出要有全數字技術,提供網管系統并隨機附帶監控軟件,并且能夠提供技術培訓方案的服務,以及對于服務商設備免費保修不少于三年,保修期內每年保養維護不少于一次;接到設備故障報告后,響應時間要在30分鐘內;6小時內到現場解決問題等等諸多嚴苛的標準。
    這也就意味著,供應商的服務專業化水平和響應速度都必須滿足要求。而中科所要求采用統一品牌,為的正是將來的統一運維和售后服務有所保障。
    經過嚴格篩選和深入考察,中科院生物物理所最終選擇在數據中心和其他IT關鍵環境領域擁有深厚積累及領先解決方案的施耐德電氣解決方案高級認證合作伙伴——北京亞方利科科技有限公司,亞方利科在核磁行業具有豐富的應用實踐,不僅為中西部第一臺高端PET/MR 及回旋加速器機房提供使用施耐德電氣空調、水機的解決方案,同時也為世界規模最大的一洲國際質子醫學中心提供核磁醫療設備專用空調配套設施。
    此次合作,中科院最為看重的也正是亞方利科在核磁設備領域的高品質產品、實踐經驗和行業口碑。在經過對中科所現場的反復考察和論證后,并考慮到施耐德電氣的供配電和制冷解決方案一直是身處極端和嚴苛應用環境的行業用戶的首要選擇。亞方利科為中科院設計了機房基礎設施方案:統一使用施耐德電氣的UPS、冷水機組、空調等相關配套設備,量身提供包括施耐德電氣Galaxy 7000 UPS、優力Aquaflair制冷系統,以及Leonardo精密空調在內的全部配套供電及制冷解決方案,為9.4T核磁共振成像系統的可靠、高效、綠色運行保駕護航。
    其中,節能、高效、適應性強的Galaxy 7000 UPS作為采用??榛娜荽硇駝淄嘸禪PS,是全球250-500千伏安功率段最領先的產品之一。Galaxy 7000可能夠與任何類型的負載一起工作,為任務關鍵型負載提供最高電能質量,并可使系統效率最高可達94.5%。此外,Galaxy 7000提供了充分調整后的輸出電壓,實現了純正弦波輸出,輸出功率因數為1,并且對電網無任何諧波污染,從而確保供電系統的安全與高效
    項目相關負責人表示:“中科院生物物理所承擔著國家重點研發計劃、重大科技專項等重大科研任務,我們對合作伙伴的選擇同樣抱有嚴謹的科研態度,出色的機房保障工作是確保我們研究9.4T核磁共振成像系統成功的重要基??!”

 
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