趙慶軍 劉曉軍 徐 桓 毛 巖

[文章編號(hào)] 1672-8270(2015)03-0012-04 [中圖分類號(hào)] R445.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

磁共振圖像均勻度及層厚檢測(cè)方法研究*

趙慶軍①劉曉軍①徐 桓①毛 巖①

目的：在現(xiàn)有檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法基礎(chǔ)上，針對(duì)檢測(cè)實(shí)踐中出現(xiàn)的問(wèn)題，研究3.0T磁共振圖像均勻度及層厚的檢測(cè)方法。方法：根據(jù)相關(guān)國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)新裝機(jī)的3.0T磁共振進(jìn)行檢測(cè)，采用不同的掃描序列進(jìn)行掃描，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)出行之有效的檢測(cè)方法。結(jié)果：不同的掃描序列對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，檢測(cè)時(shí)必須選擇正確的序列。結(jié)論：在檢測(cè)3.0T等高場(chǎng)強(qiáng)磁共振時(shí)，應(yīng)選擇對(duì)各個(gè)通道的增益進(jìn)行校準(zhǔn)的掃描序列。

磁共振；均勻度；層厚

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.

隨著超導(dǎo)技術(shù)及計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，醫(yī)用磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)技術(shù)得到飛速發(fā)展，磁共振成像裝置在各級(jí)醫(yī)院得到廣泛使用，成為影像診斷的重要手段。近年來(lái)，高磁場(chǎng)強(qiáng)度如1.5T和3.0T超導(dǎo)磁共振成像裝置裝機(jī)數(shù)量不斷增加，軍隊(duì)醫(yī)院也逐步引進(jìn)3.0T磁共振成像裝置[1-2]。為此，全軍大型醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量檢測(cè)研究中心開(kāi)展了3.0T磁共振驗(yàn)收檢測(cè)工作，本研究對(duì)在檢測(cè)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的、較為普遍存在的圖像均勻度超標(biāo)、圖像中心信號(hào)值嚴(yán)重偏低以及層厚測(cè)試超標(biāo)等問(wèn)題進(jìn)行了針對(duì)性的統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)其進(jìn)行探討總結(jié)。

1 檢測(cè)設(shè)備與檢測(cè)方法

1.1 檢測(cè)設(shè)備

采用美國(guó)體模實(shí)驗(yàn)室MAGPHAN SMR170體模、瑞士METROLAB的THM1176磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)試儀。被測(cè)設(shè)備為新裝機(jī)的3.0T磁共振。

1.2 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)YY/T 0482-2010醫(yī)用成像磁共振設(shè)備主要圖像質(zhì)量參數(shù)的測(cè)定；美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA). MS 5 Determination of slice thickness in diagnostic magnetic resonance imaging(MS 5，磁共振成像診斷測(cè)定層厚度)[3-4]。

1.3 檢測(cè)方法

圖像均勻度指磁共振所成圖像的均勻程度，描述磁共振系統(tǒng)對(duì)成像物體內(nèi)同一物質(zhì)區(qū)域的再現(xiàn)能力[1]。圖像均勻度檢測(cè)使用的體模要求均勻體模。對(duì)均勻體模成像后，在圖像上不同區(qū)域測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度，測(cè)量區(qū)域的選擇應(yīng)能全面反映圖像的均勻程度，不可太靠近邊緣。由不同區(qū)域測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算得到圖像均勻度的計(jì)算結(jié)果[2]。

層厚是磁共振成像系統(tǒng)的重要參數(shù)，指成像面在成像空間第三維方向上的尺寸，表示一定厚度的掃描層面，對(duì)應(yīng)的是一定范圍的頻率帶寬[2]。

利用層面的靈敏度剖面線的最大半高寬(full width at half maximum，F(xiàn)WHM)得到層厚，也可在窗寬、窗位調(diào)節(jié)好的情況下直接測(cè)量層厚。

2 數(shù)據(jù)測(cè)量與分析處理

掃描條件：成像脈沖序列SE，TR=500 ms，TE=30 ms，層厚10 mm，矩陣256×256，平均次數(shù)為2次。

2.1 圖像均勻度檢測(cè)

選取SMR170體模均勻性測(cè)試模塊掃描成像，在圖像區(qū)域內(nèi)部劃分9個(gè)區(qū)域，用感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)測(cè)量各區(qū)域的像素平均值。圖像均勻度可以由公式1計(jì)算得到：

式中9個(gè)區(qū)域平均值的最大值、最小值分別用Smax和Smin表示。測(cè)量圖像如圖1所示，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

圖1 均勻度測(cè)量圖像

測(cè)量結(jié)果顯示，中心ROI信號(hào)值最低，只有2000，而邊緣ROI信號(hào)最高值達(dá)到2559.73，經(jīng)計(jì)算，圖像均勻度只有87.74%，無(wú)法達(dá)到驗(yàn)收指標(biāo)要求的95%以上。

2.2 層厚檢測(cè)

(1)檢測(cè)方法。選取SMR170體模層厚測(cè)試模塊掃描成像，使用靈敏度剖面線對(duì)用于層厚測(cè)量的4條斜邊的圖像進(jìn)行測(cè)量，并測(cè)量該曲線的最大FWHM，成像層的層厚Z[3]可以用公式2計(jì)算：

式中θ為斜邊與成像平面夾角。

對(duì)于無(wú)靈敏度剖面線功能的機(jī)器，可以用以下方法確定測(cè)量FWHM的窗位和窗寬。

將MRI的窗寬調(diào)至最小值，調(diào)節(jié)窗位至斜面成像剛好消失處，此時(shí)的窗位值即為斜面成像的峰值a。用ROI測(cè)量斜面像的臨近位置的信號(hào)強(qiáng)度值作為背景值b。FWHM的窗位(L)按公式3計(jì)算。

將窗寬仍設(shè)置為最小值，窗位設(shè)置成L，在圖像上用測(cè)量距離功能測(cè)量此時(shí)的斜面成像的寬度，即為FWHM。然后用公式(2)計(jì)算層厚。測(cè)量圖像如圖2所示，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表1 均勻度測(cè)量數(shù)據(jù)表

表2 層厚測(cè)量背景信號(hào)數(shù)據(jù)

表3 調(diào)整后均勻度測(cè)量數(shù)據(jù)

圖2 層厚測(cè)量圖像

經(jīng)計(jì)算，層厚測(cè)試結(jié)果為12.42 mm，偏離24.23%，無(wú)法達(dá)到驗(yàn)收指標(biāo)要求的10%以內(nèi)，屬嚴(yán)重超標(biāo)。

(2)結(jié)果分析。由于圖像均勻度對(duì)層厚影響很大，如果圖像均勻度不好，層厚測(cè)試必然會(huì)有問(wèn)題。層厚測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，4個(gè)層厚模塊背景信號(hào)值最大為3503，最小只有2263，必然會(huì)造成測(cè)量窗位的差別，從而給層厚測(cè)試帶來(lái)影響。

2.3 處理方法

選擇數(shù)種掃描序列進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后選擇用于質(zhì)量控制的專用SE序列，并且使用5 mm層厚進(jìn)行掃描[2]。測(cè)量圖像如圖3所示，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

圖3 調(diào)整后均勻度測(cè)量圖像

9個(gè)區(qū)域平均值的最大值、最小值分別為3763和3415，經(jīng)計(jì)算，圖像均勻度為95.15%，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。層厚測(cè)量結(jié)果為5.33 mm，偏離6.63%，在合格范圍之內(nèi)。

3 結(jié)論

在磁共振成像中，如果磁共振本身的靜磁場(chǎng)分布均勻性不好，圖像均勻度必定會(huì)變差。在掃描序列的選擇上，本研究最初使用了原始的SE序列，而這個(gè)序列對(duì)各個(gè)通道的增益未進(jìn)行校準(zhǔn)，造成了圖像信號(hào)不均勻，經(jīng)實(shí)驗(yàn)后選擇質(zhì)量控制專用的SE序列對(duì)各個(gè)通道的增益進(jìn)行校準(zhǔn)，取得滿意結(jié)果。

在檢測(cè)3.0T磁共振時(shí)選擇的掃描序列非常關(guān)鍵，應(yīng)選擇對(duì)通道的增益進(jìn)行校準(zhǔn)的序列，在測(cè)量圖像均勻度和層厚時(shí)則不會(huì)產(chǎn)生很大誤差。

[1]任國(guó)荃，劉曉軍.磁共振成像設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)與評(píng)審[M].北京：人民軍醫(yī)出版社，2005.

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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

趙慶軍,男,(1965- ),碩士，高級(jí)工程師?？偤笄诓啃l(wèi)生部藥品儀器檢驗(yàn)所放射儀器檢測(cè)室主任、全軍大型醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量檢測(cè)與研究中心主任，從事大型醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量管理與控制，以及衛(wèi)生裝備研制工作。

[文章編號(hào)] 1672-8270(2015)03-0012-04 [中圖分類號(hào)] R445.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

2014-10-19

軍事醫(yī)學(xué)計(jì)量科研專項(xiàng)(2011-JL3-016)“軍隊(duì)大型醫(yī)療設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)督管理系統(tǒng)研究”

①總后勤部衛(wèi)生部藥品儀器檢驗(yàn)所放射儀器檢測(cè)室 北京 100071