3.0 T磁共振成像系统的质量控制检测

付丽媛　梁永刚　倪 萍　陈自谦*　陈 坚　李 威　刘冰川　陈建新



3.0 T磁共振成像系统的质量控制检测

付丽媛①梁永刚①倪 萍②陈自谦①*陈 坚①李 威②刘冰川①陈建新①

[摘要]目的：通过对Siemens Skyra 3.0 T磁共振成像系统的质量控制检测，探讨日常工作中3.0 T磁共振成像系统的质量控制方法。方法：使用Magphan SMR170磁共振性能模体对3.0 T磁共振成像系统的信噪比、图像均匀性、空间分辨率、低对比度分辨率、线性度和层厚进行检测。结果：3.0 T磁共振成像系统的信噪比为104，图像均匀性为98.70%，空间分辨率为5 LP/cm，线性度变化为0.92%，低对比度分辨率为4 mm/0.5 mm，层厚偏差0.7 mm，所有指标均满足检测标准的要求。结论：通过对3.0 T磁共振成像系统信噪比、图像均匀性、空间分辨率、线性度、低对比度分辨率和层厚的检测，可及时掌握设备的性能参数，有效保证磁共振设备始终处于良好的运行状态。

[关键词]磁共振成像系统；质量控制检测；SMR170模体

①南京军区福州总医院医学影像中心 福建 福州 350025

②南京军区福州总医院医学工程科 福建省医学装备管理质量控制中心 福建 福州 350025

付丽媛,女,(1984-),硕士，工程师。南京军区福州总医院医学影像中心，从事磁共振成像质量控制与质量管理研究。

[First-author’s address]Medical Image Center of Fuzhou General Hospital of Nanjing Military Command,Fuzhou 350025,China.随着医学影像学的发展，磁共振成像(magnetic

resonance imaging，MRI)设备成为医学影像学的核心技术之一。MRI设备自被商品化并进入临床，在不到40年的时间中，MRI技术得到迅速发展，其硬件平台和软件技术不断更新，对临床医学特别是影像医学的发展起到了巨大的推动作用，是目前临床不可缺少的检查方法[1-3]。MRI设备的安全良好运行，离不开规范化的持续质量控制，而实施质量控制，不但有助于提高设备的安全性、可靠性，同时通过质量检测也可掌握设备运行技术数据，在输出满足诊断要求的优质图像的同时，进一步降低设备运行风险[4-6]。为此，本研究采用SMR170模体对西门子Skyra 3.0 T磁共振成像系统进行质量控制检测，探索检测方法，分析检测结果，以期为磁共振常规质量控制检测提供参考。

1　资料与方法

1.1环境条件

室内温度为20～22 ℃；相对湿度为50%～60%；电源电压为(380±10)V。

1.2受检设备及检测器材

受检设备为Siemens Skyra 3.0 T磁共振成像系统(德国西门子公司制造)，启用日期为2015年4月20日。检测器材为MRI性能测试模体Magphan SMR 170(美国模体实验室制造)。

1.3扫描条件

采用饱和恢复自旋回波成像脉冲序列(spin-echo，SE)，TR=500 ms，TE=30 ms，FOV=24 cm×24 cm，矩阵256×256，平均采集次数1次，单层扫描层厚5 mm，接收带宽156 Hz/pixel。

1.4检测方法

1.4.1检测前准备

在贮存及运输过程中，体模内可能会出现气泡附着在内部检测部件上，需尽量去除气泡，使得各成像检测层面不受影响方能进行检测。

1.4.2模体的定位

将模体稳定摆放于诊断床的头部线圈底座上，采用水平尺对模体从3个方向上进行调整。在调整好体模水平后，正确安装接收线圈，本研究采用头颈部线圈进行检测。采用激光定位确定体模的中心位置，定位完成后按进床键将体模送到磁体中心区域，进行扫描信息登记以及扫描参数的设定。

1.4.3模体的扫描

首先进行三平面定位像扫描，如果体模摆放正确，则在正方形两侧的短线条是长短一致，左右水平，对称分布的。如不能对齐则需二次定位像扫描，可以调整扫描角度进行扫描，否则需重新摆位。接下来在符合标准的定位像上对模体进行各个测试层面的横断位扫描，扫描位置如图1所示，所得横断位图像如图2所示。

图1　定位像上对模体进行横断位扫描定位图

图2　扫描得到的模体横断位图像

1.5测量计算方法

1.5.1信噪比测量

在图2B的图像中央选取一个大圆形感兴趣区域(region of interest，ROI)，其面积占正方形区域面积需＞2/3，测得其信号强度(S中)与噪声(SD中)；在整个体模外的4个角画4个小圆形ROI，其面积约为200 mm2，测得其背景平均信号强度(S外)；信噪比(signal noise ratio，SNR)计算根据公式1：

测量中要注意，如果ROI内有较明显的伪影则不能进行信噪比测量[7]。

1.5.2图像均匀度测量

在图2B的正方形图像内部均匀选取9个ROI，每个ROI面积约为200 mm2，记录每个ROI的信号强度S，由公式2计算得到图像均匀度[8]：

1.5.3空间分辨率

在图像2D中将窗宽调到最小，调节窗位使图像细节显示最清晰，用视觉确定图像中能分辨清楚的最大线对数，即空间分辨率。

1.5.4线性度测量

在图2D中分别测量频率编码方向(X)与相位编码方向(Y)的小孔间距，并与真实距离(分别为80 mm，40 mm，20 mm)比较，代入公式3：

式中LR为实际距离，LM为测量距离，求出几何畸变，线性度用畸变百分率表示。

1.5.5低对比度分辨率

在图2E中同时调节窗宽、窗位使图像细节最清晰，视觉确定能分辨清楚的深度最小和直径最小的圆孔的像即为低对比度分辨率。

1.5.6层厚测量

首先在图2A的4个斜置带图像附近各选择一个ROI，每个ROI面积为200 mm2，记录每个ROI的信号强度，记为S1，S2，S3，S4。然后窗宽调至1，调节窗位至每个斜面成像刚好消失处，此时的窗位即为斜置带图像的最大值L1，L2，L3，L4。调节4个窗位值分别为(S1+L1)/2，(S2+L2)/2，(S3+L3)/2，(S4+L4)/2，测量每个斜置带图像的宽度并求均值，得到半高宽(full width at half maximum，FWHM)，层厚＝FWHM×0.25。

2　结果

由于MRI质量控制检测行业标准及地方计量检定规程性能要求均不同，故本研究中的“标准要求”参考SMR170模体中文使用说明书中所给出的标准。质量控制检测结果见表1。由表中显示，所测指标均达到标准要求。

表1　Siemens Skyra 3.0 T磁共振成像系统Magphan SMR 170模体测试结果

3　讨论

国外进行MRI质量控制与管理较早，并已有许多研究成果和成功的经验的积累[9]；现阶段我国各医院已逐步开展，但只重视MRI系统的引进、使用及故障修复，只满足于获得的图像不影响基本诊断等现象依然存在，很少有专人负责质控参数检测、状态监测的质量控制与质量管理工作。

磁共振成像设备涉及强磁场、射频场、梯度场、低温超导环境、制冷系统及计算机系统等，其构造、成像技术及其成像原理非常复杂，在其运行过程中，不仅存在很多不安全的因素，同时容易产生各种图像质量问题，进而影响诊断的准确性与可靠性，甚至造成误诊与漏诊[10-13]。因而，需要定期规范化的质量控制测试来确保设备处于良好的运行状态。

MRI系统质量控制检测项目主要包括SNR、图像的均匀性、空间线性、空间分辨力、层厚以及低对比度分辨率等，在测量时也要对测量过程进行质量控制[8-10，14-20]。①设备所处环境，所测结果必须在固定环境下进行；②在扫描前准备、扫描过程和测试计算环节，扫描前对模体进行准备，模体贮存及搬运过程中会出现气泡附着在内部检测部件上。因此，扫描前尽量去除气泡，使其不影响各成像检测层面才能进行检测。扫描时应根据标准要求对扫描参数进行设置，包括所用扫描序列、TR、TE、FOV、层厚、矩阵及接收带宽等，在性能检测中均采用自旋回波成像脉冲序列。参数确定后对模体定位扫描，第一次扫描出的模体定位像不一定左右对称，因此需要根据此定位像进行二次定位，以确保图像左右对称。扫描结束，将得到的图像调入预览界面，调节图像大小及窗宽、窗位，根据测试方法进行参数的测试计算。信噪比的计算，临床MR图像的SNR可用两种测量和计算方法：①SNR=SI/SD，式中SI表示感兴趣区的信号强度平均值；SD为同一感兴趣区信号强度的标准差，这种测量方法要求感兴趣区所包含是均匀成分，否则感兴趣区内各像素信号强度的标准差并不能代表随机噪声，因此这种方法在临床MR图像上进行测量并不太常用，而医学工程人员在进行设备维护、保养和检修过程中，利用体模扫描时使用较多；②SNR＝SI组织/SD背景，式中SI为组织某感兴趣区信号强度的平均值，SD背景为背景信号的标准差，其检测方法是在图像相位编码方向上视野内组织外选一感兴趣区，SD为该感兴趣区信号强度的标准差，感兴趣区应该避开伪影。而在MRI计量检定规程中，信噪比的计算为SNR＝(S’－S”)/SD，式中S’为图像中央区域测量的信号强度；S”为周围环境区域测量的信号强度；SD为中央区域的信号标准偏差。在计算SNR时，采用的计算方法不同所得到的结果差别较大。本研究采用计量检定规程中的方法进行SNR计算。

4　结语

本研究通过采用体模对MRI系统进行质量控制检测，建立了检测方法学与技术规范，获得了符合技术标准的数据。表明坚持定期开展质量控制检测工作，维护数据的准确、可靠及设备良好的运行状态，对于降低医疗风险、保障医疗质量有重要的意义。

参考文献

[1]冯庆宇.核磁共振成像装置(MRI)质量控制与实施保证[J].中国医疗设备，2011，26(1)：151-155.

[2]徐桓，赵庆军，潘世越，等.不同磁共振层厚测试体模与测试方法的比较研究[J].中国医学装备，2013，10(12)：42-43.

[3]杨正汉，冯逢，王霄英.磁共振成像技术指南[M].北京：人民军医出版社，2011：58-161.

[4]倪萍，陈自谦，马继民，等.大型医疗设备保障决策的若干问题探讨[J]，中国医疗设备，2013，28(5)：75-77.

[5]倪萍，陈自谦.临床工程师在MRI质量保证和控制中的职能探讨[J].医疗卫生装备，2008，29(6)：99-101.

[6]张效平，周全红.浅谈磁共振设备的日常维护与保养[J].中国医疗设备，2013，28(6)：147-148.

[7]董旭.磁共振成像系统图像信噪比的检测方法[J].计量与测试技术，2014，41(1)：5-6.

[8]赵庆军，刘晓军，徐桓，等.磁共振图像均匀度及层厚检测方法研究[J].中国医学装备，2015，12(3)：12-15.

[9]Price RR，Axel L，Morgan T，et al.Quality assurance methods and phantoms for magneticresonance imaging：report of AAPM nuclear magnetic resonance ask Group No.1[J].Med Phys，1990，17(2)：287-295.

[10]蔡葵.磁共振质量控制和质量保证在临床工作和科学研究中的意义[J].中国医疗设备，2008，23(7)：139-142，155.

[11]黄敏华，钱明珠，张风雷，等.磁共振日常工作质量控制实施方案[J].医疗卫生装备，2010，31(4)：320.

[12]刘海滨，张蔚.磁共振图像伪影的产生机理及其解决办法的研究[J].2011，26(10)：114-117.

[13]孙继江，何晓彬，步岩生.3.0T高场强核磁共振设备机房布局及施工准备[J].中国医学装备，2013，10(10)：53-55.

[14]王恒地.磁共振成像设备影像质量控制标准和流程[J].中国医疗设备，2013，28(12)：19-23.

[15]赵建喜.磁共振成像设备的验收测试与质量保证程序(一)[J].中国医疗设备，2013，28(9)：12-15.

[16]李成，葛剑徽.MRI质量检测图像参数自动评价系统的设计分析[J].医疗卫生装备，2013，34(10)：25-26，34.

[17]徐桓，赵庆军，张秋实.一种磁共振成像装置质量控制测试体模的研制[J].中国医学装备，2014，11(10)：83-85.

[18]李杰.医用磁共振成像(MRI)系统检测方法[J].计量与测试技术，2011，38(12)：3-5.

[19]任国荃，刘晓军.磁共振成像设备应用质量检测技术与评审[M].北京：人民军医出版社，2005：77-93.

[20]倪萍，李磊，陈自谦，等.基于ACR标准的MRI空间分辨率和低对比度分辨率检测[J].中国医疗设备，2010，25(10)：135-137.

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

作者简介

*通讯作者：chenziqianfz@sina.com

*基金项目：军事医学计量科研专项课题(2011-JL2-014)“功能磁共振成像专用体模及质量控制检测方法的研究”；南京军区重大课题(14ZX23)“军人创伤后应激障碍的多模态功能磁共振研究”

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.006

[文章编号]1672-8270(2016)03-0025-04

[中图分类号]R445.2

[文献标识码]A