基于计量检定的MRI物理性能质控研究.pdf
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1、18医疗装备 2024 年 2 月第 37 卷第 3 期 Medical Equipment,February.2024,Vol.37,No.3MRI 作为重要的医学影像设备,保持其稳定、高效运行是提供可靠诊断信息的前提1。原国家卫生部颁布实施的 WS/T 263-2006医用磁共振成像(MRI)设备影像质量检测与评价规范2,以及原国家食品药品监督管理总局颁布实施的YY/T 0482-2010 医用成像磁共振设备主要图像质量参数的测定等对 MRI 的计量检定工作提出了明确要求。广东等省份也发布了地方计量检定规程,规范了图像质量部分主要参数的测量与评价。根据图像质量检测使用的不同测试模体,厂商还
2、提供了参考测试方法和评价标准。目前,国内外主流的测试体模分别是美国模体实验室研制的 Magphan SMR1702,Magphan SMR100 体模3,符合美国放射协会(American College of Radiology,ACR)技术标准的ACR体模和生产厂商随机配备的测试体模。上述众多文件提供了不同的测试方法和评价标准,但图像质量的检测结果受许多因素影响,如扫描序列、模体选择、人员操作等。基于此,本研究结合医院实际情况,将操作流程和技术参数标准化,制定 1 套医院内部基于计量检定规程的 MRI 图像质量评价方法。1 测试工具及环境1.1 测试工具本研究使用的体模是 Magphan
3、SMR170 测试体模(美国模体实验室),测试体模的定位示意图如图 1 所示,建议在示意图上标出测试平面(一)(二)(三)(四)4。该体模有 4 个测试平面5,分层示意图分别如图 2 所示。为了大尺寸的空间线性测试,可使用体模的测试立方体支撑盘作为测试平面,见图 3。体模内填充的成像溶液为五水硫酸铜和蒸馏水配制的成像溶液(成像溶液的配比为 1 L 蒸馏水+2 g 五水硫酸铜+3.6 g 氯化钠),呈水硫酸铜浓度为 125 nmol,T1弛豫时间为 40860 ms,T2弛豫时间为 38625 ms6。本研究使用 Coliy G93 高斯计,测量范围为 10 nT(0.1 mG)至 3 T(30
4、 kG),测量精度为 1%,用于检测磁共振主磁场强度。1.2 检定条件1.2.1 环境条件上述测试工具的工作温度范围为-1060,综合考虑磁共振工作温度范围为 1524,湿度范围为 30%70%Rh,确定测试环境应满足温度为1524,湿度为 30%70%Rh。1.2.2 工具精度要求对于测试体模,由于尚无相关校准标准,通常应每年同更高一级的计量机构做比对,精度一致方可开展检测工作。对于主磁场检测工具,如高斯计,应每年送计量院进行校准,并确保检测时其校准证书处于有效期内。2 方法2.1 图像质量测试将测试体模水平放置在头线圈内位于磁体等中心位置,模体的中心与射频线圈的中心近似重合。选择扫描参数,
5、对模体的各测试平面扫描成像,扫描参数见表 2。2.1.1 信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)如图 4 所示,SNR 测量方法结合了 1 幅图像测量方法和2幅图像测量方法,能同时得到两组共4个SNR 值。选择扫描序列和扫描参数对模体的测试平基于计量检定的 MRI 物理性能质控研究王文翰1,郑羽明2,王浩文2(通信作者)1国药北方医院(内蒙古自治区包头市014030);2南方医科大学南方医院(广东广州 510515)摘要MRI 是一种利用磁共振现象从人体内获得电磁信号并重建人体信息的检查技术,被广泛应用于临床检查和诊断。MRI 的成像质量对于临床诊断的准确性具有重要影响,
6、因此对于 MRI 质量控制尤为重要。MRI 通常由主磁体、射频系统、梯度系统、计算机处理系统等构成,上述系统随着时间的推移会发生一定的变化,如不及时校准便会对成像质量产生影响。为了保障磁共振的设备性能及成像质量,该研究结合多年 MRI 工作经验,提出了一套有效的物理性能质控方案,主要从磁共振物理性能计量检定方面展开研究,给出了相应的物理性能指标、所需测试工具、检定条件、计量检定方法及相应的评价方法。关键词计量检定;物理性能;MRI;质量控制中图分类号R445.1 文献标识码B 文章编号1002-2376(2024)03-0018-04DOI10.3969/j.issn.1002-2376.20
7、24.03.006收稿日期:2023-08-24医学工程19医疗装备 2024 年 2 月第 37 卷第 3 期 Medical Equipment,February.2024,Vol.37,No.3图 1Magphan SMR170 定位示意图注:(a)是体模测试平面(一)的示意图,该平面提供 4 个感光测定用小瓶,能填充不同弛豫时间的溶液或凝胶。同时,该平面常用于体模位置验证,体模正确摆放时4周的4条坡道对称分布。通过测量 4 条坡度的长度,可以计算出层厚。(b)是体模测试平面(二)的示意图,该平面用于图像均匀性和信噪比测试。(c)是体模测试平面(三)的示意图,该平面有多组排列线对和圆孔,
8、用于空间分辨力和空间线性的测试。(d)是体模测试平面(四)的示意图,该平面有多组排列的圆孔,用于低对比度分辨力的测试图 2Magphan SMR170 模体分层示意图图 3测试立方体支撑盘示意图表 2扫描参数参数名称参数选择参数名称参数选择成像序列自旋回波序列;SE扫描矩阵256256脉冲回波时间 1540 ms采集矩阵256256脉冲恢复时间 200600 ms视野250 mm采集次数2 次 4 次层厚510 mm面(二)进行扫描得到第 1 幅均匀模体图像。扫描结束后,间隔至少 5 min,不做任何系统的调整或校准,在与上 1 次扫描条件完全相同的条件下进行第 2 次扫描,得到第 2 幅均匀
9、模体图像。再将 2 幅图像相减,得到点对点相减的第 3 幅图像,即减影图像。分别在 2 幅均匀模体图像上 75%中心区域内选取感兴趣区域(region of interest,ROI),测定ROI 内信号强度的平均值 S1、S2和标准偏差 SD1、SD2。在减影图像上选取相同感兴趣区域,测定 ROI内信号强度的标准偏差 SD3。在 2 幅均匀模体图像的外侧背景区域分别选取 4 个 ROI,测量并计算背景 ROI 内背景信号强度的总平均值 Sb1和 Sb2 7。图信噪比测试示意图(1)第一组 SNR 值:信号为均匀模体图像中心 ROI 内的信号强度的平均值 S1、S2分别减去各自图像背景信号强度
10、的总平均值 Sb1、Sb2的差,噪声为均匀模体图像中心 ROI 内的信号强度平均值的标准偏差 SD1、SD2,根据式(1)计算可得 SNR1、SNR2值。(2)第二组 SNR 值:信号为均匀模体图像中心 ROI 内的信号强度的平均值 S1、S2,噪声为减影图像中心 ROI 内的信号强度的标准偏差 SD3,根据式(2)计算可得 SNR3、SNR4值。SNR=(S-Sb)SD(1)SNR=2SSD(2)2.1.2 均匀性均匀性测试和 SNR 测试可选用同 1 幅图像进行计算。选择扫描序列和扫描参数对模体的测试平面(二)进行扫描得到 1 幅均匀模体图像。在均匀模体图像上 75%中心区域内选取 ROI
11、,分别选取ROI 中心区域和边缘 0、45、90、135、180、225、270、315 共 9 个区域为测量区,测定测量区内的信号强度均值,如图所示。从所测定的测量区内的信号强度均值中,选出最大信号强度均值(Smax)和最小信号强度均值20医疗装备 2024 年 2 月第 37 卷第 3 期 Medical Equipment,February.2024,Vol.37,No.3(Smin),均匀性 U 根据式(3)计算。图均匀性测试示意图U=1-(Smax-Smin)(Smax+Smin)100%(3)2.1.3 空间线性空间线性测试可使用模体的测试平面(三)测试。选择扫描序列和扫描参数对模
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