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磁振造影（magnetic resonance imaging, MRI）是利用氫離子在磁場的作用下產生的共振訊號，分析並判讀資訊後獲取生物體的影像，目前已被廣泛用於許多醫院的高級影像檢查，對於許多外科手術的術前檢查十分重要。然而，MRI掃描機本身價格昂貴，購買、安裝、維護的開支以及對技術人員的需求對於許多中低收入國家而言往往難以負荷。由於MRI在某些臨床醫療的病例中不可或缺，因此荷蘭萊頓大學醫學中心（Leiden University Medical Center）、烏干達姆巴拉拉科技大學（Mbarara University of Science and Technology）與多國研究人員合作組成團隊，嘗試開發小型、可攜帶式、更便宜的MRI系統，希望這項系統能讓中低收入國家得以負擔並進一步推廣到臨床醫療的場景中。

根據臨床需求設計出小型可移動的MRI掃描機

MRI的原理由美國化學家羅特博（Paul Lauterbur）首次發表於1973年的《自然》（Nature）期刊。在強大的磁場中，原子核會根據磁場大小以相應的頻率旋轉，共振吸收電磁波，當磁場消失後原子核會恢復平衡，並放出特定的電磁波。MRI掃描機透過分析身體內氫離子放出的電磁波訊號，可用於解析軟組織的狀況。比較現有的幾種非侵入式檢查方法，X光主要適用於評估骨骼，而且有輻射的風險；超音波有深度的限制，而且會被骨頭擋住。由於MRI不會被骨骼擋住也沒有輻射的風險，因此成為臨床醫學中不可或缺的一環。

全球約有五萬臺MRI掃描儀，每年會進行超過一億次的MRI掃描，然而這些儀器集中在高收入國家的城市中，中低收入國家很難有機會獲得類似的檢查。舉例來說，MRI掃描儀的比例在日本為每百萬人55臺、美國為40臺，而非洲則為0.7臺，完全不成比例；且非洲的MRI掃描儀更有39％使用過時的硬體與軟體。考量到中低收入國家能投入的醫療資源，推廣傳統的MRI掃描儀掃描儀顯然不切實際，但若能根據特定的臨床醫療檢查需求開發體型更小、攜帶式的MRI系統則較為可行。

有鑑於此，荷蘭萊頓大學醫學中心著手開發專門用於分析兒童水腦症（hydrocephalus）的MRI掃描儀。水腦症是由於過多的腦脊髓液堆積在腦室內導致腦壓升高，影響到兒童的神經發育與智力，也是兒童神經外科手術最常見的原因，在撒哈拉以南的非洲每年有將近200萬個病例。由於水腦症難以用除了MRI掃描儀之外的其他檢測方式有效評估、診斷，荷蘭萊頓大學醫學中心為此重新設計了MRI掃描儀，首先是使用小型的強力磁鐵取代傳統的超導磁體；其次是採用更省電的電子元件；最後，以圖像分析軟體來校正外部的雜訊，因此也可以大幅簡化外部的磁場遮罩。此系統能在兩分鐘內完成大腦成像解析，雖然解析度遜於傳統的MRI掃描，屬於低場（low-field）MRI掃描機，但已經足以應對水腦症等疾病的診斷。

目前已經有幾款可移動式的低場MRI掃描機設計，第一臺被美國FDA核准使用的儀器為Swoop，小到可以用一臺推車推到患者床邊，被應用於美國的急診室與重症加護病房，已經在腦出血、中風、多發性硬化與腦損傷患者身上進行過測試。蓋茲基金會也計畫將低場的MRI設備部屬在中低收入國家的醫療場域中，以進一步研究母嬰健康、營養不良與疾病對嬰兒發育的影響。

不只是重塑硬體，還需有使用者訓練與軟體設計

雖然有機會成為診療利器，但荷蘭萊頓大學醫學中心在研發推廣的過程中也發現，要在中低收入國家推廣低場MRI掃描機，還有遠比前述縮小儀器的體積與成本更多的問題需要克服。傳統的MRI掃描通常是由影像科醫師進行判讀，而且解析度高達一公分以下。如何讓臨床醫師對於解讀低場MRI掃描機有信心，除了需要確保掃描的結果品質穩定、可重複，也需要透過使用者介面設計與解讀的培訓計畫，讓臨床醫師能夠善用相關的器材。

其次，要在中低收入國家推廣MRI的使用，可能需要優先考慮開發開源的硬體與軟體，以取代傳統的商用軟硬體需要依靠商用公司協助維護、在中低收入國家難以達成的難題。開源設備讓各國的科學家、技術人員有機會因應需求現場設計、維護低成本的MRI系統。除此之外，考慮到影像診斷培訓的難度，可以考慮為低場MRI開發人工智慧工具，以協助臨床現場基礎的判讀。

最後，由於多數的研究經費主要投入研究更精密、昂貴的系統開發，這種便攜型的低場MRI掃描機在許多情況下難以獲得資金輔助，精簡版、使用於中低收入國家的MRI系統優先順序較低、容易被忽視。同樣的情況也發生在MRI相關的研究人才，中低收入國家受限於經費，缺乏相關的人才與研究計畫。然而如果要改善全球人類的健康狀況，這類低成本、易普及的器材研發可說是不可或缺，需要受到更多的重視與資金的挹注。

新聞來源
1. Cho, A. (23 February 2023) MRI for All: Portable low-field scanners could revolutionize medical imaging in nations rich and poor—if doctors embrace them. Science. https://reurl.cc/EGV6Ek
2. Webb, A. & Obungoloch, J. (14 March 2023) Five steps to make MRI scanners more affordable to the world. Nature. https://reurl.cc/2WKjXv