基于Magphan体模的磁共振成像设备低对比度分辨力的检测评价

2019-04-11储呈晨李斌上海交通大学附属第六人民医院医院管理研究中心上海市200233

中国医疗器械杂志 2019年2期

储呈晨，李斌上海交通大学附属第六人民医院医院管理研究中心，上海市，200233

0 引言

磁共振成像系统可以灵活控制组织信号并产生对比，影响磁共振成像对比的内在因素是与组织相关且相对不能改变的因素，例如质子密度、弛豫时间、化学位移、血液流动、病理变化等等；相对的外在因素是可以调整的脉冲序列参数及硬件配置，例如脉冲序列及其参数、伪影抑制技术、门控技术、静磁场、线圈类型等等。早期疾病组织与正常组织的弛豫时间比较接近，而外在因素则决定了图像的对比特性、图像质量和对病变组织显示的敏感性。低对比分辨力反映了磁共振成像系统分辨信号大小相近物体的能力，即磁共振成像设备的灵敏性，这一指标对疾病的早期诊断很有价值。

本文在Magphan标准水模中低对比分辨力测试平面上，控制影响图像对比的外在因素，即保持序列扫描参数和硬件设施一致，评价磁共振成像设备的灵敏度。探讨相关对比度分辨力的测试方法，设定低对比度分辨力的基线值，为监测系统成像性能的稳定性，建立长期稳定的质量保证体系打下基础。

1 资料与方法

1.1 对比度分辨力

对比度分辨力是指能够检测图像中的微小灰阶变化并能将图像噪声区分开的能力[1]。对比度分辨力是一种以图像对比度和分辨率来描述图像质量的方法。

1.1.1 磁共振图像低对比度分辨力通用评价方法

低对比分辨力反映了MRI设备分辨信号大小相近的物体的能力，即MRI设备的灵敏程度[2]。Magphan体模操作手册中的低对比度测试平面如图1所示，对水平方向的对比可通过直径大小不同、深度大小不同的测试目标获得。通用方法是将窗宽和窗位调至合适的位置，分辨出最小的一组圆孔[3-4]。通用方法在实际操作过程中快捷、直观、易于评价，但是在建立长期稳定的质量保证体系过程中并不适用，无法监测其变化规律。因此，本文引入新的检测评价方法，从而建立低对比度分辨力的基线值，并监测系统成像性能的稳定性。

图1 模体测试平面Fig.1 The tests plane of phantom

1.1.2 磁共振图像低对比度分辨力检测评价方法

本文将统计学中的t检验引入MRI设备的灵敏程度检测评价中。低对比分辨力反映了MRI设备分辨信号大小相近的物体的能力，因此选用成组设计的两样本均数比较的t检验，以检验统计量作为MRI设备低对比分辨力值。计算式如下[5]：

其中，R代表低对比度分辨力，S1为信号测量区域的信号强度，S2为背景测量区域的信号强度；δ1为信号测量区域的标准偏差，δ2为背景测量区域的标准偏差；n1、n2分别为信号区域和背景区域测量的像素数。

本文在实际检测过程中，根据体模内部结构，测量信号区域与背景区域大小一致，使得式（1）中n1和n2一致，从而使式（1）得到简化：

1.2 实验设备及检测模体

本实验以我院的一台Philips Ingenia 3.0 T磁共振成像设备为研究对象，线圈选用配套头线圈；检测器材为Magphan SMR 170 (美国模体实验室制造)、成像溶液配比（1 L蒸馏水+2 g五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）+3.6 g氯化钠（NaCl））；成像序列为自旋回波序列：TE=30 ms，TR=500 ms，层厚=5 mm，FOV=25 cm，采集矩阵=256×256，采集次数=2。成像模块见图1，该模块是一个有机玻璃板，表面有4组圆孔，孔深分别为0.5 mm、0.75 mm、1.0 mm、2.0 mm，每组孔深相同，孔径不同，直径分别为4 mm、6 mm、10 mm。

2 结果与讨论

低对比度分辨力测试结果见表1。

表1 低对比度分辨力测试Tab.1 The test result of low contrast resolution

由表1可知，最深孔深最大孔径的圆孔的R值远大于t界值（基线值），而最窄孔径最浅孔深的圆孔的R值也大于t界值，可认为该设备在低对比分辨力下可分辨最小的圆孔；低对比分辨力的通用方法中将窗宽和窗位调至合适的位置，分辨出最小的一组圆孔，实际中调节窗宽窗位可分辨最小孔径那一组圆孔，由表1中可知，孔径最窄孔的那组圆孔R值最低，这与实际经验相符合。因此，本试验评价方法得到验证。

由表1可知，R值与测试圆孔孔径相关，测量面积越大，R值越大；相同面积条件下，孔深越浅，R值越小；t界值与测试区域像素相关，因此为保证长期设备性能监测数据的有效性，测试区域的像素大小应保持不变；当测试区域像素大小固定后，根据自由度查找t界值表，确定性能监测的基线值。