醫學計量在磁共振圖像質量管理中的應用與展望

劉支源

廣西壯族自治區柳州市人民醫院 放射科，廣西 柳州 545006

引言

隨著磁共振技術的快速發展，其在臨床診療與科研中發揮出越來越重要的作用。隨著磁共振裝機量的不斷增多，設備的潛在風險與圖像質量問題也在實際應用中逐漸顯露。如何有效降低磁共振檢查的風險，對其圖像質量實施有效的控制是當前需要引起普遍重視的問題。做好設備的計量質控工作可以在一定程度上控制醫療風險，降低事故發生率，有效提高醫療質量[1]。成功的計量質控體系可以讓使用者充分了解設備的變化、差異和圖像瑕疵的來源，并能輔助維護設備和管理圖像質量[2]。醫學計量檢測為磁共振圖像質量的規范化管理提供了技術支持，是保障磁共振各項性能參數準確可靠的重要手段[3]。所以，開展磁共振設備的醫學計量工作，能保證設備安全良好的運行，為臨床提供質量可靠的磁共振診療服務。確保其在臨床應用中的穩定性與精確性，對于減少醫療風險、提高診療質量有重要的意義[4]。

因此，我們期望建立計量質控體系以便能隨時監控磁共振設備是否處于健康的運行狀態。通過周期性的檢測積累設備運行數據，建立性能參數處置界限，以便及時地發現系統隱藏的問題，隨即實施計劃性維修或預防性維護，從而減少設備因突發故障而造成緊急停機維修的概率，合理控制運行成本。通過對計量指標進行分析，能客觀評價磁共振圖像質量，為臨床應用效果的對比及科研提供數據支持。本文就醫學計量檢測在磁共振圖像質量管理中的各方面應用情況展開評述與討論，展望其發展前景，使其在磁共振圖像質量管理中的應用價值得以推廣。

1 磁共振醫學計量檢測發展現狀

磁共振醫學計量檢測在國外常用的規程有美國放射學院的《ACR模體圖像評價指導手冊》[5]、美國電氣制造商協會的NEMA2008標準、美國醫學物理學家協會的AAPM28號參考指標等。我國現行規程有原衛生部與原國家食品藥品監督管理局發布的WS/T 263-2006《醫用磁共振成像（MRI）設備影像質量檢測與評價規范》[6]和YY/T 0482-2010《醫用成像磁共振設備主要圖像質量參數的測定》[7]。盡管國內磁共振臨床應用與科研發展迅速，但醫學計量檢測與質量控制卻并未普及。目前，磁共振設備尚未納入醫學計量強制檢定的器具目錄，相關計量器具的自主研發與生產滯后，各級醫院在磁共振質量控制管理方面的投入都不多。盡管存在多種困難，但為保證磁共振設備能發揮最佳性能，提升圖像質量，我們應該增強醫學計量概念，并逐步開展臨床質量控制工作[8]。

2 醫學計量在磁共振圖像質量評價中的意義

醫學計量通常檢測的參數也是影響磁共振圖像質量的重要因素：信噪比、均勻度、空間分辨率、線性度與偽影等。如果檢測到這些指標有明顯的偏差失準，往往提示磁共振成像系統存在不穩定的物理環節，應進一步追查具體是何種環境因素影響或硬件性能下降導致。

信噪比是描述磁共振圖像質量的重要參數，關聯多種因素，而且關系錯綜復雜，磁場的強度、射頻系統的性能、線圈、成像參數、屏蔽效果等因素均會影響信噪比。信噪比下降的查因，排除確定的影響因素如場強與成像參數等，在不確定因素中可能性較大是射頻線圈、射頻功率放大器等固件的性能下降或故障。

圖像均勻度欠佳通常提示磁場均勻度下降或梯度失準。由于梯度場的線性不佳，極有可能導致圖像的邊沿上產生空間和強度的畸變口[9]。

磁共振的空間分辨率在理論上由視野和梯度場強來決定。視野相同的情況下，梯度場越強，空間分辨率越高；但實際的空間分辨率還取決于主磁場的均勻性，因為磁場的不均勻會導致像素的位置誤差。因此實際設備上，主磁場的均勻性，決定了可以得到的最高空間分辨率[10]。

磁共振圖像線性度的下降往往提示梯度場線性度下降、靜磁場不夠均勻或信號采集不理想。

磁共振圖像偽影的成因、表現形式都很多。根據其來源可以劃分為以下幾種情況。

（1）靜磁場不均勻性、局部磁場磁化引起的偽影應檢測磁場中心頻率是否發生偏移。

（2）射頻線圈或射頻功率放大器故障會導致層間干擾、外圍射頻信號泄漏、射頻信號截斷不完全、射頻噪聲干擾、射頻場不均勻等類型偽影。

（3）梯度場非線性扭曲、渦流補償不足、梯度發生器延遲等都會造成偽影，有時不容易與靜磁場相關的偽影區分。

（4）數據溢出、卷摺偽影、截斷偽影、部分容積效應和化學位移偽影等與數據采集和重建相關。

（5）運動偽影由身體的自主或不自主運動引起。在計量檢測中體模如果靜止時間不夠，內部溶液未充分穩定通常會出現溶液運動偽影。

偽影通常都有外在的原因或是內部固件環節性能下降甚至故障的表現。任何偽影都應當引起重視，必須記錄在設備運行臺賬并報告給維修工程師，以便及時協商處理方案[2]。

3 醫學計量檢測在磁共振圖像質量控制中的價值

磁共振的安全平穩運行依賴于規范的質量控制，而質量控制的技術措施則是醫學計量檢測，兩者有機結合，為正確診斷和精準治療提供依據[11]。

3.1 醫學計量檢測是磁共振圖像質量控制的技術保證

3.1.1 醫學計量是應用常規磁共振圖像進行正確診斷的依據與保證

隨著醫療服務法制化建設的推進，臨床診療對磁共振影像數據資料的規范化意識日益加強。通過醫學計量指標檢測，能確保磁共振檢查結果數據準確，圖像信息真實可靠，從而確保臨床診療的規范性和法制性。如果缺乏醫學計量指標檢測與校正，便無法了解磁共振設備的性能指標是否存在偏差，無法確保圖像的真實性與檢查結果的可靠性[11]。為了保證接收數據的準確可靠，必須定期掃描體模測算其關鍵性能參數及指標。若僅憑主觀判斷圖像質量或者長期不進行計量指標檢測與調校，磁共振圖像質量就有可能下降，甚至導致誤診。

3.1.2 醫學計量為功能磁共振數據的精確診斷提供技術保障

磁共振不僅能掃描人體解剖結構圖，還能對人體組織成分、功能進行分析。近些年出現的功能磁共振成像與分子磁共振成像，如腫瘤組織的波譜分析、彌散張量成像、血氧水平依賴腦功能成像和動脈自旋標記灌注成像等，需要經過數據定量分析才能準確地進行診斷。但在1.5 T條件下，這些功能參數的信號變化很微小，通常只有2%～5%，所以對功能成像系統的計量質控就顯得格外的重要。能夠影響功能成像的因素主要包括系統的穩定性、“鬼影”偽影、信噪比等[2]。通過規律的計量檢測，可以掌握磁共振設備的各項性能情況，適時進行預防性維護，從而保證設備運行在良好的高性能狀態[11]。

3.1.3 醫學計量是磁共振介入治療精確導航的保障

磁共振能與其他設備聯合進行介入治療，通過相應的適配器可以使磁共振為立體定向放療系統、伽瑪刀治療系統等定位。磁共振定位圖像需要進入治療計劃系統進行靶區的勾畫，制定治療計劃，最終指引伽瑪刀或放療設備進行精準的治療。所以必須通過計量質控確保磁共振掃描儀的空間坐標精度能夠達到治療的要求，否則有可能導致治療偏差，甚至造成醫療事故。

磁共振還能在實時透視狀態下引導介入性操作，如穿刺活檢、超聲聚焦腫瘤消融等。在每次治療前除了必須完成磁共振引導設備的常規項目計量質控外，還需要使用仿肌體組織的模體進行測溫精度計量質控，確保聚焦點的溫度與磁共振所測溫度一致，從而保障超聲聚焦點的治療溫度準確有效[2]。

3.2 醫學計量指標貫穿磁共振設備管理全程

磁共振從新裝機到日常維護、維修直至退役，圖像質量管理始終是貫穿磁共振臨床應用全程的主線。醫學計量檢測作為圖像質量控制與管理的重要措施，包含了新裝機驗收檢測、日常定期檢測、維修前后的偏差與校正檢測，及達到使用年限申請報廢時的檢測[12]。

3.2.1 醫學計量指標是新裝磁共振設備的驗收方法

目前，磁共振設備裝機量迅速增長，已廣泛應用于縣級以上醫院[13]。醫學計量指標檢測是驗收新安裝磁共振設備的有效方法。在購置論證時，使用方對磁共振設備具體的性能參數、技術指標等提出目標要求。 因此在正式投入臨床應用前，必須對其進行驗證。除了依據合同判斷配件齊全、功能完備外，還要通過掃描模體圖像對其進行各項計量檢測，確保其圖像質量符合我國行業規定與訂購合同約定。不能僅憑直覺判斷，如果不對其相關參數的技術指標檢測，很容易放過產品的缺陷，造成驗收結果失準，導致后期維護隱患，嚴重時會引起臨床診療失誤。

3.2.2 醫學計量檢測是磁共振設備日常質控的標桿

在日常運行中，必須依照行業標準與規范進行周期性的圖像計量檢測與校準。如果工作條件許可，磁共振設備每日都應進行模體掃描，確定圖像關鍵參數的計量指標符合要求，才可用于檢查患者。若圖像計量指標偏差超過正常波動范圍，需要分析原因并采取相應措施，處置后檢測達標方可用于臨床檢查。磁共振設備在更換配件或者故障修復后，也需對其進行相關參數的計量檢測，確定圖像各參數指標合格后才能投入使用。

3.2.3 醫學計量檢測是磁共振設備報廢與否的標尺

磁共振設備在到達設計的使用年限后，應對其性能參數、技術指標等進行全面的計量檢測。如果圖像指標狀態良好且穩定，射頻功率、中心頻率等基礎物理指標計量檢測達標，可通過加大預防性維護與檢測的頻率繼續使用。對于圖像質量關鍵計量指標或設備基礎物理指標偏差較大而無法修復的，應當申請報廢。

4 醫學計量指標在磁共振圖像質量管理中的展望

4.1 逐步建立磁共振設備計量指標的處置參考基線

處置參考基線通常描述的是磁共振設備運行于高性能狀態時各項性能參數計量指標值的范圍。設備在高性能運行的期間，經過多次計量檢測建立設備常態各性能指標運行基線，然后根據各指標波動范圍區間決定其檢測指標的質量控制處置參考基線[5]。為磁共振設備各物理參數與性能指標建立合適的處置參考基線，對計量指標檢測非常必要。檢測如果發現性能參數計量指標與處置參考值相差較大，就要進一步分析原因并及時處置。一旦圖像質量下降至臨床做出負面反饋時才發現問題，那么此前極有可能已經影響影像診斷的準確性，甚至會造成診斷錯漏，而基于處置參考基線的質量控制能有效降低這種風險[8]。

因生產廠家、設備等級、應用范圍等區別，磁共振設備的性能參數計量指標差別較大，其良好狀態的性能指標也不盡相同。處置參考基線的下限適用于不同性能磁共振設備的最低要求。而高性能的磁共振設備，為保證其高端功能運行狀態良好，需建立更為嚴苛的性能指標處置界限[13]。因此質量控制首先要對磁共振設備建立個性化的處置參考基線，并且在更換或維修影響圖像信號的零部件后，必須重新測定相關性能指標的處置參考基線。

4.2 逐步建立周期性檢測和預防性維護制度

通過計量檢測所獲取的磁共振設備參數指標僅能代表其在所檢時間點的性能狀態，而在此時間點之后，形成圖像的任何環節受環境影響產生變化，都有可能造成圖像質量下降，質控隱患隨時存在。對磁共振設備實施預防性檢測，能增加發現質控隱患的概率。有效的計量檢測并不會消除設備本身的問題，而是在尚未造成嚴重后果時得以發現問題[14]，讓使用者可以合理安排時間處置而不是被迫停機緊急搶修，避免了因設備故障所造成的不良影響。技術員在使用設備過程中，要培養敏銳的觀察力，能及時發現圖像質量下降或設備異常狀態，并按維護制度做相應的機動檢測和調整，是提高圖像質量行之有效的方法[8]。使日常維護與定期維護有機結合，形成規范化作業，逐步建立和完善周期性計量檢測與預防性維護制度，有助于明確某些隱性故障，避免造成嚴重后果[12]。由于磁共振設備集成化程度高，各生產廠家技術不兼容，因此強化保養，做好預防性維護，在一定程度上能減少設備應急維修的概率。定期的計量指標檢測與規范的日常維護保養，不僅能保障磁共振圖像質量穩定可靠，而且能延長設備的使用壽命。

4.3 技術人員建立計量與質控觀念

目前，國內很多醫院對磁共振計量認識不足，操作員缺乏相關知識導致磁共振檢查圖像質量不穩定，影響醫學計量的權威性和嚴肅性[11]。在缺少臨床醫學工程師崗位配置的情況下，作為磁共振高年資的醫師、技師要擔當起質控職責，逐步制定標準化方案，規范化培訓質控人員梯隊[14]。科室要重視醫學計量與質控，從而獲得醫院的支持。作為磁共振操作員，也要建立醫學計量觀念，將其應用于實際質控工作，確保磁共振設備始終處于良好的工作狀態。

4.4 磁共振介入的推廣給計量質控帶來新的挑戰

磁共振介入性操作的圖像質量標準尚未完全確定，目前參考常規質控規范。然而評價磁共振介入術中監控的圖像質量往往難以采用常規標準。這主要是由于術中監控不僅需要組織解剖結構圖，通常還需要其他特征圖，例如腫瘤熱消融過程中磁共振用于監控人體組織溫度分布情況。而溫度分布圖很難以常規磁共振圖像質量標準來評價[15]。目前磁共振測溫質控通常以電子溫度計為檢測核心，通過獨立的電子溫度計測值與磁共振測量溫度值相比較，計量偏差控制在±5℃范圍內[16]。這些質控方法與精度要求實際上與計量檢測仍有距離，存在一定的提升空間。因此未來需要開發專用的測試模體，才能全面檢測磁共振介入性操作相關的功能與定量指標的計量精度，方能確保磁共振介入性治療的精準與高效。

5 總結

綜上所述，通過開展醫學計量檢測，建立和完善磁共振圖像質量管理體系，確保磁共振設備運行狀態良好，是長期的任務。不僅需要得到政策的支持，還要經過人才培養、團隊建設、技術更新，才能逐步建立并完善適合各自單位情況的計量質控規范。最終達到提高磁共振圖像質量、保障磁共振檢查安全的目的。目前的常規計量檢測工作，相對日常磁共振檢查來說還是略顯繁瑣耗時。有部分廠家新設計的機型自帶質控測量程序可以使計量檢測智能化[17]。對于舊機型，有學者開始研究自動測量技術，將會使計量檢測自動化[18-19]。還有學者嘗試運用無線局域網管理全院質控，將會推進計量質控的網絡化[20]。相信在大家的不懈努力下，推動技術持續進步，磁共振計量質控會變得簡便易用并得到廣泛普及。