磁共振图像均匀度及层厚检测方法研究*

赵庆军 刘晓军 徐 桓 毛 岩

[文章编号] 1672-8270(2015)03-0012-04 [中图分类号] R445.2 [文献标识码] A

磁共振图像均匀度及层厚检测方法研究*

赵庆军①刘晓军①徐 桓①毛 岩①

目的：在现有检测标准和检测方法基础上，针对检测实践中出现的问题，研究3.0T磁共振图像均匀度及层厚的检测方法。方法：根据相关国际和国内标准，对新装机的3.0T磁共振进行检测，采用不同的扫描序列进行扫描，通过大量的实验数据对测量结果进行分析，总结出行之有效的检测方法。结果：不同的扫描序列对测量结果影响很大，检测时必须选择正确的序列。结论：在检测3.0T等高场强磁共振时，应选择对各个通道的增益进行校准的扫描序列。

磁共振；均匀度；层厚

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.03.005

[First-author’s address] The Institute for Drug and Instrument Control of Health Department GLD of PLA, Beijing 100071, China.

随着超导技术及计算机等相关技术的不断进步，医用磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)技术得到飞速发展，磁共振成像装置在各级医院得到广泛使用，成为影像诊断的重要手段。近年来，高磁场强度如1.5T和3.0T超导磁共振成像装置装机数量不断增加，军队医院也逐步引进3.0T磁共振成像装置[1-2]。为此，全军大型医疗设备应用质量检测研究中心开展了3.0T磁共振验收检测工作，本研究对在检测实践中发现的、较为普遍存在的图像均匀度超标、图像中心信号值严重偏低以及层厚测试超标等问题进行了针对性的统计分析，并对其进行探讨总结。

1 检测设备与检测方法

1.1 检测设备

采用美国体模实验室MAGPHAN SMR170体模、瑞士METROLAB的THM1176磁场强度测试仪。被测设备为新装机的3.0T磁共振。

1.2 检测标准

依据国家标准YY/T 0482-2010医用成像磁共振设备主要图像质量参数的测定；美国电气制造商协会(NEMA). MS 5 Determination of slice thickness in diagnostic magnetic resonance imaging(MS 5，磁共振成像诊断测定层厚度)[3-4]。

1.3 检测方法

图像均匀度指磁共振所成图像的均匀程度，描述磁共振系统对成像物体内同一物质区域的再现能力[1]。图像均匀度检测使用的体模要求均匀体模。对均匀体模成像后，在图像上不同区域测量信号强度，测量区域的选择应能全面反映图像的均匀程度，不可太靠近边缘。由不同区域测量值进行计算得到图像均匀度的计算结果[2]。

层厚是磁共振成像系统的重要参数，指成像面在成像空间第三维方向上的尺寸，表示一定厚度的扫描层面，对应的是一定范围的频率带宽[2]。

利用层面的灵敏度剖面线的最大半高宽(full width at half maximum，FWHM)得到层厚，也可在窗宽、窗位调节好的情况下直接测量层厚。

2 数据测量与分析处理

扫描条件：成像脉冲序列SE，TR=500 ms，TE=30 ms，层厚10 mm，矩阵256×256，平均次数为2次。

2.1 图像均匀度检测

选取SMR170体模均匀性测试模块扫描成像，在图像区域内部划分9个区域，用感兴趣区域(region of interest，ROI)测量各区域的像素平均值。图像均匀度可以由公式1计算得到：

式中9个区域平均值的最大值、最小值分别用Smax和Smin表示。测量图像如图1所示，测量数据见表1。

图1 均匀度测量图像

测量结果显示，中心ROI信号值最低，只有2000，而边缘ROI信号最高值达到2559.73，经计算，图像均匀度只有87.74%，无法达到验收指标要求的95%以上。

2.2 层厚检测

(1)检测方法。选取SMR170体模层厚测试模块扫描成像，使用灵敏度剖面线对用于层厚测量的4条斜边的图像进行测量，并测量该曲线的最大FWHM，成像层的层厚Z[3]可以用公式2计算：

式中θ为斜边与成像平面夹角。

对于无灵敏度剖面线功能的机器，可以用以下方法确定测量FWHM的窗位和窗宽。

将MRI的窗宽调至最小值，调节窗位至斜面成像刚好消失处，此时的窗位值即为斜面成像的峰值a。用ROI测量斜面像的临近位置的信号强度值作为背景值b。FWHM的窗位(L)按公式3计算。

将窗宽仍设置为最小值，窗位设置成L，在图像上用测量距离功能测量此时的斜面成像的宽度，即为FWHM。然后用公式(2)计算层厚。测量图像如图2所示，测量数据见表2。

表1 均匀度测量数据表

表2 层厚测量背景信号数据

表3 调整后均匀度测量数据

图2 层厚测量图像

经计算，层厚测试结果为12.42 mm，偏离24.23%，无法达到验收指标要求的10%以内，属严重超标。

(2)结果分析。由于图像均匀度对层厚影响很大，如果图像均匀度不好，层厚测试必然会有问题。层厚测试数据显示，4个层厚模块背景信号值最大为3503，最小只有2263，必然会造成测量窗位的差别，从而给层厚测试带来影响。

2.3 处理方法

选择数种扫描序列进行实验，最后选择用于质量控制的专用SE序列，并且使用5 mm层厚进行扫描[2]。测量图像如图3所示，测量数据见表3。

图3 调整后均匀度测量图像

9个区域平均值的最大值、最小值分别为3763和3415，经计算，图像均匀度为95.15%，满足标准要求。层厚测量结果为5.33 mm，偏离6.63%，在合格范围之内。

3 结论

在磁共振成像中，如果磁共振本身的静磁场分布均匀性不好，图像均匀度必定会变差。在扫描序列的选择上，本研究最初使用了原始的SE序列，而这个序列对各个通道的增益未进行校准，造成了图像信号不均匀，经实验后选择质量控制专用的SE序列对各个通道的增益进行校准，取得满意结果。

在检测3.0T磁共振时选择的扫描序列非常关键，应选择对通道的增益进行校准的序列，在测量图像均匀度和层厚时则不会产生很大误差。

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Study on test methods for MRI image uniformity and slice thickness

ZHAO Qing-jun, LIU Xiao-jun, XU Huan, et al// China Medical Equipment,2015,12(3)∶12-15.

Objective∶ Based on the existing test standards and test methods ,aiming at the questions occurred in practice ,to study the test methods for 3.0T MRI image uniformity and slice thickness. Methods∶ According to the NEMA. MS5 and YY/T 0482-2010 standards, tested the 3.0T MRI system installed recently, utilized different scanning sequences, analyzed the results by the large experimental data, summing up an effective test methods. Results∶ To have an profound influence on test results for different scanning sequences, the correct sequences chosen is necessary. Conclusion∶ It should choose the scanning sequences calibrated for gains of all channels when testing the 3.0T MRI system.

Magnetic resonance imaging; Image uniformity; Slice thickness

赵庆军,男,(1965- ),硕士，高级工程师。总后勤部卫生部药品仪器检验所放射仪器检测室主任、全军大型医疗设备应用质量检测与研究中心主任，从事大型医疗设备质量管理与控制，以及卫生装备研制工作。

[文章编号] 1672-8270(2015)03-0012-04 [中图分类号] R445.2 [文献标识码] A

2014-10-19

军事医学计量科研专项(2011-JL3-016)“军队大型医疗设备远程监督管理系统研究”

①总后勤部卫生部药品仪器检验所放射仪器检测室 北京 100071