醫用MRI設備應用質量檢測結果的分析*

楊可邦 徐 桓 胡紅波 劉鴻翔 莊曉璇 尚敬軒

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)以其軟組織成像空間定位準確、靈敏度高以及無放射性等優勢，在臨床上被廣泛應用于對病變的排查、篩除以及臨床治療效果監測等。近年來，為保障病患的權益和醫療安全，MRI質量越來越得到各級醫療機構的重視。為此，本研究對16家醫療機構在用的29臺MRI設備進行應用質量檢測和臨床片評審，旨在根據檢測數據介紹并討論MRI質量控制中的若干指標。

1 檢測設備與方法

1.1 受檢對象

選取2018年8-6月期間我國南部地區6省市的16家醫療機構在用的29臺MRI設備，其中包括西門子、GE XBO、奧泰、飛利浦、日立、三星及鑫高益等廠商的多種型號不同場強的MRI設備，見表1。

表1 受檢設備生產廠商及場強(臺)

1.2 檢測工具

檢測用的主要工具包括美國體模實驗室(The Phantom Laboratory)設計的Magphan SMR 170型MRI多參數測試體模和瑞士Matrolab品牌的THM-1176型便攜式磁場強度檢測儀，檢測開始前將兩件檢測設備送至中國計量科學研究院等單位進行標準器溯源，以保證檢測工作的科學和準確。

1.3 檢測方法

根據國家標準《醫用磁共振成像(MRI)設備影像質量檢測與評價規范》(WS/T263-2006)[1]檢測方法進行檢測，其檢測步驟為：①將檢測體模掃描成像后選取掃描參數(見表2)；②根據掃描圖像進行圖像性能分析并采集數據；③測量靜磁場中心強度。

表2 掃描參數選取

1.4 圖像性能檢測項目

(1)信噪比(signal noise ratio， SNR)。SNR的測量采用一幅圖像法[1]。在溢流層影像上75%中心區域內選取感興趣區(region of interest，ROI)，并測定ROI內的像素強度的平均值Smean和標準偏差SD；在溢流層影像外側背景區域內分別選取4個ROI，測量背景ROI的本底像素強度的總平均值Sb[2]。SNR計算：信號為溢流層影像中心ROI內像素平均值Smean減去本底像素平均值Sb的差，噪聲為影像中心ROI內像素平均值的標準偏差SD，SNR的計算為公式1：

(2)層厚偏差。測量層厚使用的體模有楔形、交叉斜面型、階梯型等[3]。測量方法多，測量原理不盡相同，而本研究采用臨界值法，通過設置窗寬為0，調整窗位使斜面影像恰好消失時的窗位值作為臨界值，將臨界值與斜面影像區域附件信號值的平均值作為窗位，測量該窗位下的斜面影像長度[4]。此方法的誤差主要來自對投影長度的測量。

(3)圖像均勻性。在溢流層影像上75%的區域內，利用計算機軟件影像分析功能，分別測量9個ROI內的像素強度平均值[5]。從所測定的數值中，選出最大平均像素值Smax和最小平均像素值Smin，圖像均勻性(U)計算為公式2：

(4)空間分辨力。采用目視評價法，將窗寬設置為0，調整窗位使得測試層面上的線對清晰的區分開來，然后根據“不粘不斷”的判讀原則進行目視判讀。

(5)線性度。即幾何畸變，需要測量體模里若干已知距離點之間的距離，距離有大有小，并且包含X軸和Y軸兩個方向。

1.5 檢測項目及要求

根據檢測方法進行數據采集和分析，并判斷所檢項目是否合格。檢測項目的標準要求如下。

(1)SNR。檢測條件：視野(field of view，FOV)為250 mm×250 mm，采集矩陣256 mm×256 mm。檢測指標要求為磁場強度＞1.5 T，SNR應≥100；磁場強度＜1.5 T，SNR應≥80；磁場強度＜0.5 T，SNR應≥60。

(2)靜磁場中心強度。檢測條件：將磁場強度檢測儀的探測端放置于磁場中心位置，檢測指標要求為偏差≤±5%。

(3)圖像均勻性。檢測條件：FOV為250 mm×250 mm；檢測指標要求為≥80%。

(4)線性度(幾何畸變)。檢測條件：FOV為250 mm×250 mm；檢測指標要求為≤±5%。

(5)層厚偏差。檢測條件：層厚設置為5～10 mm；檢測指標要求為≤±10%。

(6)空間分辨力。檢測條件：FOV為250 mm×250 mm，采集矩陣256 mm×256 mm；檢測指標要求為至少分辨出4組線對。

(7)低對比度靈敏度(靶徑/深度)。檢測條件：FOV為250 mm×250 mm；檢測指標要求為≤6 mm/0.5 mm。

(8)偽影。檢測條件：FOV為250 mm×250 mm；檢測指標要求為≥10%。

1.6 臨床照片抽取及評審

對每臺受檢設備按要求隨機抽取最近兩個月內拍攝的臨床照片，要求抽取使用SE序列掃描的頭部、腹部和脊柱等部位的臨床片，其中頭部要求橫斷軸位掃描T1加權像(T1WI)、T2加權像(T2WI)和矢狀位掃描圖像，須包含四腦室、蝶區、基底節等層面；腹部要求橫斷軸位掃描T2WI圖像，須包含肝門、胰腺、腎上腺及腎中上部等層面；脊柱要求橫斷軸位掃描T1WI、T2WI圖像和矢狀位T1WI、T2WI圖像，須包含脊髓、脊內結構(顯示脊神經)等層面。

將抽取到的臨床照片根據其影像質量，分為甲、乙、丙3個等級，丙級為不合格。

(1)甲級。①照片清晰度、對比度較好，頭部灰質、白質能清晰區分，較大的神經核、腦回、腦溝、腦池等輪廓能清晰分辨；②腹部腎上腺形態結構，肝門血管的形態與走行，肝實質均勻、前列腺(或子宮)的形態、輪廓與內部結構可較清楚辨認；③脊椎清楚顯示腰椎S體與椎間盤的界限與輪廓，能分清椎間盤的纖維軟骨環和髓核以及脊神經根。

(2)乙級。照片清晰度、對比度尚可，一般情況下可解決診斷問題，但照片質量有待提高。

(3)丙級。不能滿足上述要求，影響做出正確診斷。

臨床照片評審專家組由7位有臨床或者臨床片應用質量評審經驗的專家組成，對抽取的29份臨床照片展開評審，對有爭議及丙級臨床片需要進行復審，經過專家組反復討論之后再確定照片等級。

2 結果

2.1 狀態檢測結果

按照國家衛生行業標準《醫用磁共振成像(MRI)設備影像質量檢測與評價規范》(WS/T263-2006)的檢測方法和軍隊相關的標準進行評價，對SNR、層厚偏差、靜磁場中心強度偏差、圖像均勻性、空間分辨力、低對比度靈敏度、線性度以及偽影8項指標進行狀態檢測，其結果見表3。

表3 29臺MRI設備狀態檢測結果

2.2 臨床照片評審結果

對29臺MRI設備的臨床照片評審結果分為甲、乙、丙3個等級，其中甲級17臺、乙級11臺、丙級1臺。7臺靜磁場強度為3.0 T的高場設備臨床片評審結果全部為甲級，這些設備啟用時間均在5～10年以內；1臺丙級設備是靜磁場強度為1.5 T設備，其應用質量狀態檢測有兩項不合格，分別是SNR和偽影，設備等級評審結果見表4。

表4 設備臨床照片評審等級結果[臺(%)]

2.3 應用質量評定結果

應用質量評定結果是根據狀態檢測與臨床照片評審兩方面的結果而確定，當臨床照片評審結果為丙級時，應用質量評定結果為不合格；當狀態檢測有3項或3項以上不合格時，應用質量評定結果為不合格；當狀態檢測有2項不合格時，如果臨床照片評審為乙級，則應用質量評定結果為不合格。據此，本次受檢的29臺設備共有2臺應用質量評定不合格，一臺臨床照片評審為丙級；另一臺狀態檢測有3項不合格，分別是層厚偏差、空間分辨力及偽影。

本研究應用質量評定的結果顯示，受檢的大部分設備均為合格，合格率為93.1%。受檢設備中檢測指標兩項或兩項以上不合格的有7臺，占比24.1%，這些設備大多是層厚偏差、偽影或SNR不合格。

3 檢測結果分析

3.1 SNR

SNR是評價MRI影像質量的重要指標，SNR越大，表明混在信號里的噪聲越小，圖像清晰度越高。如果SNR不達標，容易出現偽影，在診斷上會造成誤診[6]。本研究依據國家衛生行業標準《醫用磁共振成像(MRI)設備影像質量檢測與評價規范》(WS/T 263-2006)中的檢測方法，在溢流層影像上75%的中心區域內選取ROI的面積為150～300 mm2，檢測結果顯示89.7%的設備SNR合格。雖然合格率較高，但是通過分析檢測數據發現，同樣場強的設備有些SNR較低，有些SNR的計算數值則非常大，遠遠超過了標準要求。SNR不僅與場強相關，而且不同廠商的不同線圈對SNR的影像也比較大[1]。此外，根據SNR的定義以及掃描圖像的分析來看，ROI的范圍大小直接影響噪聲(SD)的大小，間接影響SNR的計算結果，而且范圍較小時這種影響非常顯著[8]。因此，對這一檢測指標的研究有必要進一步細化(見表5)。

表5 場強SNR對照

3.2 圖像均勻性

圖像均勻性反映MRI設備對具有同一核MRI特性的均勻成像體產生恒定信號響應的能力[2]。根據《醫用磁共振成像(MRI)設備影像質量檢測與評價規范》(WS/T263-2006)中的評價方法，本研究的29臺設備的檢測結果顯示圖像均勻性的合格率為100%。根據檢測數據(圖1)顯示，有27臺設備的均勻性達到90%以上，最大值和最小值分別為99.00%和86.50%。考慮到該標準是多年前制定，建議適當提高圖像均勻性的標準，以適應當前技術發展及設備性能提升的現狀，確保MRI設備的成像質量，為臨床診斷提供準確、可靠的影像學依據。

圖1 圖像均勻性檢測數據

3.3 質量檢測重要性

近年來，隨著磁體技術及射頻技術的高速發展，各主要生產廠商生產的設備性能有所提高，相應的質量控制標準也應該有所改變。此外，本研究在檢測過程中發現，醫院MRI設備在管理、使用及人才隊伍建設等方面有待提高。

(1)設備日常維護及調試。目前，很多醫院都為大型醫療設備購買了保險，但是有些維保公司對維保工作不積極，設備不能得到及時及有效的維護，損害的不僅僅是醫院合法利益，更重要的是使用于臨床診斷的影像質量得不到保證，嚴重危害患者合法權益，而部分未買維保的醫院，自己也無足夠的技術力量開展日常質量控制、維護和調試。

(2)設備使用率區域性平衡。部分在中小城市，尤其是邊遠地區的醫院，設備使用率較低，有的每日只有2～3個患者做掃描，由于地處偏遠，日常維護也得不到保證。而在一、二線城市的醫院，由于病患多，醫院工作量大，設備經常超負荷運行，往往容易忽視日常維護和調試。

(3)人才隊伍建設與發揮設備效能。隨著現代科學技術的日益發展和進步，大型醫療設備集成化、數字化及智能化程度越來越高，對醫院醫療水平的提高是機遇也是挑戰。本研究所在醫院在檢測設備性能的同時也對受檢單位大型醫療設備進行了《配置許可證》《應用許可證》和《人員上崗證》等“三證”核查，由于處在調整改革期間，部分醫院人員流動較大、三證持有率相對較低。

4 結語

根據29臺MRI設備的檢測數據結果，在醫用MRI設備應用中應做到以下三點：①優化SNR的測量方法，以減小測量操作引起的誤差；②適當提高圖像均勻性的評價標準，不僅有助于凸顯檢測工作的意義，而且有助于確保MRI設備的成像質量；③醫療機構應做好設備的日常維護保養工作，根據檢測結果，維護保養做的較好的設備，成像質量明顯優于維護保養不得當的設備。