核磁共振成像系統日常質量控制方法研究進展

姜楠

首都醫科大學附屬北京天壇醫院 醫學工程處，北京 100050

核磁共振成像系統日常質量控制方法研究進展

姜楠

首都醫科大學附屬北京天壇醫院 醫學工程處，北京 100050

本文分析了核磁共振成像系統日常質量控制的各方面及相關致系統不穩定的因素，同時介紹了核磁共振成像質量控制相關對策，以保障臨床核磁共振成像系統的穩定性，提高數據準確性，為臨床疾病診斷及治療方案選擇提供保證。

核磁共振成像；質量控制；放射科；醫療設備

核磁共振成像系統主要由梯度磁場和主磁場及交變磁場、中心控制計算機所組成。建立有效質量控制及保證方案可維持及保證設備的成像質量和精度及穩定性，從而獲取最佳圖像質量，為臨床疾病診斷提供有力依據，并且對系統的安全使用具有十分重要的意義。西方國家將質量保證納入國家法律要求，如美國則于2008年要求所有醫療影像服務機構需嚴格按照聯邦醫療保險醫師標準執行收費，同時還須經指定的第三方認證機構評審及認證，從而可保證系統成像的質量[1]。本次研究就核磁共振成像系統的相關問題進行分析，并提出相關措施以保障核磁共振成像系統的穩定性及安全性。

1 成像系統的不穩定性

造成核磁共振成像系統不穩定的相關環節主要有如下幾方面：

1.1 靜磁場環節

靜磁場所提供的系統共振頻率實際上也是射頻系統基準工作頻率。如局部磁場均勻性出現下降，則其將致信號依照T2*衰弱。當磁場中心頻率出現偏移且移至接收線圈的帶寬范圍外，其將降低系統敏感性[2]。此外，如其于像素內所產生的共振頻率發生漂移則極易導致平面內區域性信號出現高低不均的情況。靜磁場于選擇方向上產生幾何變形造成信號干擾，最終形成二維成像[3]。但靜磁場不均勻還會影響脂肪信號機水飽和射頻信號的效率。

1.2 射頻環節

射頻環節包含發射線圈、接受線圈；當射頻發射器出現增益或衰減時，其所產生的波動將會對偏轉角產生影響[4]。如射頻線圈中心頻率出現漂移或線圈不均勻且未及時優化則將會導致信噪比損失。如功率放大器發射故障，則噪聲水平將出現提升。

1.3 梯度環節

梯度不準確將會導致圖像出現幾何變形。造成梯度不準確的因素主要為主動或被動勻場，梯度補償的錯誤調節，及梯度場非線性等因素[5]。局部磁場出現不均勻，其將降低空間位置性的信噪比。

2 核磁共振成像系統日常質量控制

目前主要是通過掃描模體來監測核磁共振成像系統的性能，從而達到日常質量控制。通過日常質量控制則可發現系統物理環節中所存在的不穩定性[6]。設備技術人員可每日通過操作掃描儀來實施觀測，并重復性使用同一模體體積序列，從而可對圖像質量進行定量分析。目前日常質量控制環節主要為：靜磁場穩定性、信噪比及偽影審查，但模體形狀及內容物對該環節也會產生影響。美國放射學院推薦使用由玻璃、丙烯酸酯塑料及硅膠等非磁性物質構建的圓柱狀模體，于模體中充滿氯化鎳及氯化鈉溶液，于模體內部放置分辨率測試條和低對比度圓盤及三角楔形等[7]。

2.1 靜磁場穩定性

隨著時間的變化，磁場穩定性及局部磁場會隨之而發生漂移，長期觀察及記錄正常的運轉中心磁場頻率時，可觀察到磁場穩步減弱情況[8]。但中心頻率變化及磁場本身局部的不均勻變化是在一定范圍內的，所以測量中心頻率的方法十分關鍵。在使用成像模型過程中，部分地區會受磁化出現附加磁場，從而使水信號尖峰變得扭曲、變形，最終對中心頻率測定產生影響。

2.2 信噪比

在檢測信噪比時需使用信號較為均勻的區域，從而可有效避免模型磁化所產生的磁場波動及射頻信號不均勻性而引起空間變化[9]。模體中所使用溶液的生物電導性，如與人體組織不匹配，則極易導致線圈負載發生變化。所以在選擇模體時，需選擇覆蓋線圈可見區域85%以上。目前臨床主要采用頭部線圈，與其他線圈相比較覆蓋的均勻。當確定使用序列的參數時則不需再次修改，這主要是參數會對信噪比的檢測產生影響。此外，回波時間應避免使用最小化，這主要是因該參數將會隨著硬件及軟件的變化而發生變化。核磁信號噪聲實際上是隨機的，但事實上，實際工作中由于發生系統誤差等情況而導致發生背景噪聲。此外，核磁信號中，我們進行圖像重建的過程中將會使用相位信號，但這些信號將會于圖像背景中發生空間移位而產生所謂的“鬼影”。

在進行信號分析過程中，比如s為圖像中均勻信號平均值，而σ為背景區域標準方差，信噪比在對一塊背景區域進行噪聲評估時會較為理想，但實際上這種方法也存在一定系統誤差，從而導致評估誤差[11]。但如受條件等因素限制且不能攝取到多幅圖像，此時可選擇背景區域用于噪聲評估。

2.3 偽影審查

由于產生偽影的原因較多且其表現形式也具有多樣性，所以根據其來源可將其劃分為：① 與靜磁場相關，因靜磁場出現不均及局部磁場化所產生；② 與射頻相關，外圍射頻信號發射泄露、射頻噪聲干擾、二維成像時出現層間干擾及射頻場出現不均勻等[12]；③ 與梯度相關，渦流補償不足、梯度場非線性扭曲等均導致偽影產生，且其所產生的偽影極易與靜磁場所產生的偽影相互混淆，因此需加以分析、鑒別；④ 與數據采集、重建相關，產生卷摺偽影、數據溢出和截斷偽影等；⑤ 與成像對象相關，心臟波動和呼吸運動及血管搏動等生理現象所致偽影。一般情況下，偽影是系統硬件發生故障的主要表現，因此，對于任何環節所產生的偽影均需引起重視，并將相關情況上報給設備科人員以及時維護。

3 系統驗收測試

對于醫院來說，醫學物理師一般會參與到醫院的購買決策及施工策劃等環節。當醫院決定夠買設備時需由醫院物理師對設備的規格及合同等方面進行主導和考慮，需對臨床實踐的實際情況進行重點考察，從而來決定設備的選取[13]。待設備選擇完成后，施工階段則需做好相關磁場屏蔽及射頻屏蔽工作，以保證設備正常運行而不受干擾。射頻屏蔽測試可選擇在掃描儀安裝前進行，而磁場屏蔽測試需標記出五高斯線及邊際磁場圖。在對綜合系統進行檢查時，需對掃描儀的各個零部件進行認真檢查，同時檢查其功能。

4 高級應用的質量控制

對于核磁共振成像系統來說，其高級應用主要包括：MRS、功能性核磁共振及核磁共振輔助的介入性治療等方面，一般在使用之前需做好相關的質量控制[14]。MRS主要提供生物組織中生化功能狀態，因此被廣泛應用于臨床。使用模體來對設備的穩定性及測量值可重復性進行檢查，可保證診斷的準確性及可靠性；功能性核磁共振主要使用血氧水平依賴功能性成像，當其處于1.5 T條件下時，其信號變化大約為2.0%～5.0%，對其造成影響的相關因素主要為鬼影偽跡和系統穩定性及信噪比；核磁共振輔助的介入性治療主要分為核磁共振輔助的伽瑪刀治療與核磁共振輔助的高強度聚焦超聲治療，其中前者對核磁共振掃描儀空間坐標精度具有較高要求，而后者可結合相關設備有效治療子宮肌瘤。但每次治療前均需要進行質量控制，并需要使用模仿肌體組織模體，同時還需觀察聚焦點溫度情況[15]。

5 結論

本次就核磁共振成像系統的各個層面質量控制進行了詳細介紹，同時也提出了相關控制措施。由于影像學領域的快速發展，需及時使其豐富完善。但隨著技術地快速發展，質量控制及保障也需隨之發展，從而保障設備使用的安全性[16-17]。但本次研究中未對人員控制及操作規范等進行研究，因此未得出更好的結論，為更好地控制設備使用質量，尚需進一步深入研究。

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Research on Routine Quality Control of Nuclear Magnetic Resonance Imaging Methods

This paper analyzed various aspects of routine quality control of nuclear magnetic resonance imaging (NMRI) system and pointed out factors related to the instability of the system.The paper also introduced policies related to quality control of nuclear magnetic resonance imaging so as to ensure the clinical stability of NMRI system,to improve data accuracy,and to provide guarantees for clinical diagnosis accuracy and appropriate selection of treatment plans.

magnetic resonance imaging;quality control;department of radiology;medical equipment

JIANG Nan
Department of Medical Engineering,Beijing Tiantan Hospital,Capital Medical University,Beijing 100050,China

R197.39

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.04.020

1674-1633(2016)04-0085-02

2015-06-12

作者郵箱：oliver500500@sohu.com