3.0 T磁共振成像系統的質量控制檢測

付麗媛　梁永剛　倪 萍　陳自謙*　陳 堅　李 威　劉冰川　陳建新

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3.0 T磁共振成像系統的質量控制檢測

付麗媛①梁永剛①倪 萍②陳自謙①*陳 堅①李 威②劉冰川①陳建新①

[摘要]目的：通過對Siemens Skyra 3.0 T磁共振成像系統的質量控制檢測，探討日常工作中3.0 T磁共振成像系統的質量控制方法。方法：使用Magphan SMR170磁共振性能模體對3.0 T磁共振成像系統的信噪比、圖像均勻性、空間分辨率、低對比度分辨率、線性度和層厚進行檢測。結果：3.0 T磁共振成像系統的信噪比為104，圖像均勻性為98.70%，空間分辨率為5 LP/cm，線性度變化為0.92%，低對比度分辨率為4 mm/0.5 mm，層厚偏差0.7 mm，所有指標均滿足檢測標準的要求。結論：通過對3.0 T磁共振成像系統信噪比、圖像均勻性、空間分辨率、線性度、低對比度分辨率和層厚的檢測，可及時掌握設備的性能參數，有效保證磁共振設備始終處于良好的運行狀態。

[關鍵詞]磁共振成像系統；質量控制檢測；SMR170模體

①南京軍區福州總醫院醫學影像中心 福建 福州 350025

②南京軍區福州總醫院醫學工程科 福建省醫學裝備管理質量控制中心 福建 福州 350025

付麗媛,女,(1984-),碩士，工程師。南京軍區福州總醫院醫學影像中心，從事磁共振成像質量控制與質量管理研究。

[First-author’s address]Medical Image Center of Fuzhou General Hospital of Nanjing Military Command,Fuzhou 350025,China.隨著醫學影像學的發展，磁共振成像(magnetic

resonance imaging，MRI)設備成為醫學影像學的核心技術之一。MRI設備自被商品化并進入臨床，在不到40年的時間中，MRI技術得到迅速發展，其硬件平臺和軟件技術不斷更新，對臨床醫學特別是影像醫學的發展起到了巨大的推動作用，是目前臨床不可缺少的檢查方法[1-3]。MRI設備的安全良好運行，離不開規范化的持續質量控制，而實施質量控制，不但有助于提高設備的安全性、可靠性，同時通過質量檢測也可掌握設備運行技術數據，在輸出滿足診斷要求的優質圖像的同時，進一步降低設備運行風險[4-6]。為此，本研究采用SMR170模體對西門子Skyra 3.0 T磁共振成像系統進行質量控制檢測，探索檢測方法，分析檢測結果，以期為磁共振常規質量控制檢測提供參考。

1　資料與方法

1.1環境條件

室內溫度為20～22 ℃；相對濕度為50%～60%；電源電壓為(380±10)V。

1.2受檢設備及檢測器材

受檢設備為Siemens Skyra 3.0 T磁共振成像系統(德國西門子公司制造)，啟用日期為2015年4月20日。檢測器材為MRI性能測試模體Magphan SMR 170(美國模體實驗室制造)。

1.3掃描條件

采用飽和恢復自旋回波成像脈沖序列(spin-echo，SE)，TR=500 ms，TE=30 ms，FOV=24 cm×24 cm，矩陣256×256，平均采集次數1次，單層掃描層厚5 mm，接收帶寬156 Hz/pixel。

1.4檢測方法

1.4.1檢測前準備

在貯存及運輸過程中，體模內可能會出現氣泡附著在內部檢測部件上，需盡量去除氣泡，使得各成像檢測層面不受影響方能進行檢測。

1.4.2模體的定位

將模體穩定擺放于診斷床的頭部線圈底座上，采用水平尺對模體從3個方向上進行調整。在調整好體模水平后，正確安裝接收線圈，本研究采用頭頸部線圈進行檢測。采用激光定位確定體模的中心位置，定位完成后按進床鍵將體模送到磁體中心區域，進行掃描信息登記以及掃描參數的設定。

1.4.3模體的掃描

首先進行三平面定位像掃描，如果體模擺放正確，則在正方形兩側的短線條是長短一致，左右水平，對稱分布的。如不能對齊則需二次定位像掃描，可以調整掃描角度進行掃描，否則需重新擺位。接下來在符合標準的定位像上對模體進行各個測試層面的橫斷位掃描，掃描位置如圖1所示，所得橫斷位圖像如圖2所示。

圖1　定位像上對模體進行橫斷位掃描定位圖

圖2　掃描得到的模體橫斷位圖像

1.5測量計算方法

1.5.1信噪比測量

在圖2B的圖像中央選取一個大圓形感興趣區域(region of interest，ROI)，其面積占正方形區域面積需＞2/3，測得其信號強度(S中)與噪聲(SD中)；在整個體模外的4個角畫4個小圓形ROI，其面積約為200 mm2，測得其背景平均信號強度(S外)；信噪比(signal noise ratio，SNR)計算根據公式1：

測量中要注意，如果ROI內有較明顯的偽影則不能進行信噪比測量[7]。

1.5.2圖像均勻度測量

在圖2B的正方形圖像內部均勻選取9個ROI，每個ROI面積約為200 mm2，記錄每個ROI的信號強度S，由公式2計算得到圖像均勻度[8]：

1.5.3空間分辨率

在圖像2D中將窗寬調到最小，調節窗位使圖像細節顯示最清晰，用視覺確定圖像中能分辨清楚的最大線對數，即空間分辨率。

1.5.4線性度測量

在圖2D中分別測量頻率編碼方向(X)與相位編碼方向(Y)的小孔間距，并與真實距離(分別為80 mm，40 mm，20 mm)比較，代入公式3：

式中LR為實際距離，LM為測量距離，求出幾何畸變，線性度用畸變百分率表示。

1.5.5低對比度分辨率

在圖2E中同時調節窗寬、窗位使圖像細節最清晰，視覺確定能分辨清楚的深度最小和直徑最小的圓孔的像即為低對比度分辨率。

1.5.6層厚測量

首先在圖2A的4個斜置帶圖像附近各選擇一個ROI，每個ROI面積為200 mm2，記錄每個ROI的信號強度，記為S1，S2，S3，S4。然后窗寬調至1，調節窗位至每個斜面成像剛好消失處，此時的窗位即為斜置帶圖像的最大值L1，L2，L3，L4。調節4個窗位值分別為(S1+L1)/2，(S2+L2)/2，(S3+L3)/2，(S4+L4)/2，測量每個斜置帶圖像的寬度并求均值，得到半高寬(full width at half maximum，FWHM)，層厚＝FWHM×0.25。

2　結果

由于MRI質量控制檢測行業標準及地方計量檢定規程性能要求均不同，故本研究中的“標準要求”參考SMR170模體中文使用說明書中所給出的標準。質量控制檢測結果見表1。由表中顯示，所測指標均達到標準要求。

表1　Siemens Skyra 3.0 T磁共振成像系統Magphan SMR 170模體測試結果

3　討論

國外進行MRI質量控制與管理較早，并已有許多研究成果和成功的經驗的積累[9]；現階段我國各醫院已逐步開展，但只重視MRI系統的引進、使用及故障修復，只滿足于獲得的圖像不影響基本診斷等現象依然存在，很少有專人負責質控參數檢測、狀態監測的質量控制與質量管理工作。

磁共振成像設備涉及強磁場、射頻場、梯度場、低溫超導環境、制冷系統及計算機系統等，其構造、成像技術及其成像原理非常復雜，在其運行過程中，不僅存在很多不安全的因素，同時容易產生各種圖像質量問題，進而影響診斷的準確性與可靠性，甚至造成誤診與漏診[10-13]。因而，需要定期規范化的質量控制測試來確保設備處于良好的運行狀態。

MRI系統質量控制檢測項目主要包括SNR、圖像的均勻性、空間線性、空間分辨力、層厚以及低對比度分辨率等，在測量時也要對測量過程進行質量控制[8-10，14-20]。①設備所處環境，所測結果必須在固定環境下進行；②在掃描前準備、掃描過程和測試計算環節，掃描前對模體進行準備，模體貯存及搬運過程中會出現氣泡附著在內部檢測部件上。因此，掃描前盡量去除氣泡，使其不影響各成像檢測層面才能進行檢測。掃描時應根據標準要求對掃描參數進行設置，包括所用掃描序列、TR、TE、FOV、層厚、矩陣及接收帶寬等，在性能檢測中均采用自旋回波成像脈沖序列。參數確定后對模體定位掃描，第一次掃描出的模體定位像不一定左右對稱，因此需要根據此定位像進行二次定位，以確保圖像左右對稱。掃描結束，將得到的圖像調入預覽界面，調節圖像大小及窗寬、窗位，根據測試方法進行參數的測試計算。信噪比的計算，臨床MR圖像的SNR可用兩種測量和計算方法：①SNR=SI/SD，式中SI表示感興趣區的信號強度平均值；SD為同一感興趣區信號強度的標準差，這種測量方法要求感興趣區所包含是均勻成分，否則感興趣區內各像素信號強度的標準差并不能代表隨機噪聲，因此這種方法在臨床MR圖像上進行測量并不太常用，而醫學工程人員在進行設備維護、保養和檢修過程中，利用體模掃描時使用較多；②SNR＝SI組織/SD背景，式中SI為組織某感興趣區信號強度的平均值，SD背景為背景信號的標準差，其檢測方法是在圖像相位編碼方向上視野內組織外選一感興趣區，SD為該感興趣區信號強度的標準差，感興趣區應該避開偽影。而在MRI計量檢定規程中，信噪比的計算為SNR＝(S’－S”)/SD，式中S’為圖像中央區域測量的信號強度；S”為周圍環境區域測量的信號強度；SD為中央區域的信號標準偏差。在計算SNR時，采用的計算方法不同所得到的結果差別較大。本研究采用計量檢定規程中的方法進行SNR計算。

4　結語

本研究通過采用體模對MRI系統進行質量控制檢測，建立了檢測方法學與技術規范，獲得了符合技術標準的數據。表明堅持定期開展質量控制檢測工作，維護數據的準確、可靠及設備良好的運行狀態，對于降低醫療風險、保障醫療質量有重要的意義。

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The quality control test of 3.0T MRI system

/FU Li-yuan,LIANG Yong-gang,NI Ping,et al//China Medical Equipment,2016,13(3):25-28.

[Abstract]Objective:To investigate the quality control methods for Siemens Skyra 3.0 T MRI by quality control test.Methods:Signal-noise ratio,image uniformity,spatial resolution,low contrast resolution,linearity and slice thickness of 3.0T MRI were measured with Magphan SMR170 phantom(made by American phantom laboratory).Results:The signal-noise ratio of Skyra Siemens 3.0T MRI system is 104,the image uniformity is 98.7%,the spatial resolution is 5 LP/cm,the linearity change ratio is 0.92%,and the low contrast resolution is 4 mm/0.5 mm,the thickness deviation is 0.7 mm.The results measured in the research met the standard.Conclusion:The detection parameters of 3.0T MRI,such as signal-noise ratio,image uniformity can effectively guarantee the optimal system performance and maintain the good image quality.

[Key words]Magnetic resonance imaging system;Quality control;SMR170 phantom

收稿日期：2015-08-20

作者簡介

*通訊作者：chenziqianfz@sina.com

*基金項目：軍事醫學計量科研專項課題(2011-JL2-014)“功能磁共振成像專用體模及質量控制檢測方法的研究”；南京軍區重大課題(14ZX23)“軍人創傷后應激障礙的多模態功能磁共振研究”

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.006

[文章編號]1672-8270(2016)03-0025-04

[中圖分類號]R445.2

[文獻標識碼]A