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时间:2010-09-26 15:36 作者:龙洪涛 来源:科讯网

磁共振成像质量控制的探讨(1)

[导读]在医学领域,磁共振成像已经成为一种广泛应用的检查方法。然而,由于不同的设备制造商,不同的使用单位,MRI设备的性能质量却有着很大的不同。对临床诊断医生来讲,面对的主要是磁共振成像图像,同一人体信号源在不同的使用单位使用同一制造商或不同制造商设备获取的信息(主要是图像形式)的准确性、重复性及可靠性,直接关系到临床诊断的质量。如何保证信息的准确性、重复性及可靠性,就要做好磁共振成像的质量控制。

标签:磁共振成像 质量控制 MRI

引言

在医学领域,磁共振成像已经成为一种广泛应用的检查方法。然而,由于不同的设备制造商,不同的使用单位,MRI设备的性能质量却有着很大的不同。

对临床诊断医生来讲,面对的主要是磁共振成像图像,同一人体信号源在不同的使用单位使用同一制造商或不同制造商设备获取的信息(主要是图像形式)的准确性、重复性及可靠性,直接关系到临床诊断的质量。

如何保证信息的准确性、重复性及可靠性,就要做好磁共振成像的质量控制。目前,我国对磁共振成像质量控制方面还没有制定实践执行标准。本文作者就这一问题进行简单的探讨。

质量控制的目的、内容和方法

磁共振成像的质量控制就是通过一系列日常测试手段来确定系统是否以一种可重复的和可预期的方式而运行。

由于设备制造商不同,各个生产厂家仍按自己的标准进行检测和调试。对于MRI性能参数的稳定性测试及常规性能检测,要形成质量保证通用标准目前确实有一定的难度。但是磁共振成像的原理及通过软件、硬件获取信息的方法是一样的,对于使用单位要想获取准确的、重复的、可靠的信息(主要是图像形式)日常可以做许多具体的工作。

磁共振设备使用单位通常是影像科的一个团体,包括MRI技师、MRI医师、护士及医学物理师。每个岗位在质量维护,保证图像质量方面发挥了重要作用。

磁共振成像系统质量保证是一个整体性概念,这项工作是由以上的小团体共同完成的,以确保每一个成像步骤对当前临床诊断问题是必须的、适应的。对获得的图像要包含解决诊断所必需的信息。对记录的信息可以得到正确的解释。

磁共振成像系统质量控制是质量保证的一部分。质量保证的目的是通过质量控制的手段来实现的。

质量控制主要是通过一系列不同的技术手段,可以保证得到满意的高质量诊断印象。就如何做好质量控制这项工作下面将进行简单的探讨。

MRI技师、MRI医师、护士及医学物理师,他们的整体合作是很重要的,每个人都应清楚自己的职责。磁共振成像的质量控制通常分为两部分:1、MRI系统日常质量控制 2、MRI系统性能的评估。

一、MRI系统日常质量控制

MRI检查是否成功,取决于所产生图像的质量高低。该图像必须如实地描述出检查部位的解剖结构并反映出软组织的信号差异。

MRI医师通常通过高质量的计算机显示终端及激光打印、硬拷贝图像来获取信息。在临床影像诊断过程中发现图像质量有问题时,就要提醒MRI技师及医学物理师,MRI磁共振成像系统可能哪个环节出现了问题。

MRI医师通常应配合MRI技师及医学物理师来完成日常质量控制这项工作。MRI系统日常质量控制系统应重点关注的几项成像参数是:中心频率、发射器的增益或衰减、几何精度的测量、空间分辨率的测量、低对比度的探测能力、图像伪影分析。

1、中心频率

此项目在任何成像序列执行之前进行,其重要性在于为MRI系统建立共振频率。MRI系统的共振频率是指由拉莫尔公式和静磁场B0所确定的射频波频率,也是整个射频系统的基准工作频率。

对永磁型和常导型磁体系统来说,其磁场要经历频繁的波动,因此中心频率的检查尤为重要。对超导型磁体系统来讲,如果超导性能逐渐下降,温度或机械效应引起的电流强度变化,外部铁磁性物质引起的匀场线圈的改变,中心频率的检测和校准也是必然的。

中心共振频率的偏移称为失振。失振对MRI系统的影响主要表现在两个方面;一是系统的敏感性及图像的SNR大大降低;二是梯度与主磁场的不配套影响到图像的线性。

中心共振频率的校准或检测常使用可产生均匀信号的体模。MRI系统的厂家为用户提供了专门的序列,而且大多是全自动的。在梯度场关闭的情况下,将体模置于磁体中心,通过控制RF合成器的中心频率来调节RF频率,而获得最大的信号强度。

一般情况下,MRI系统的共振频率在连续几次测量中不应发生大于50ppm的变化量。如果变化速度加大,则应联系MRI系统制造商加以分析和修正。

2、射频发射器的增益或衰减

在MRI系统中,射频场B1是在射频控制系统的作用下由射频线圈以射频脉冲的形式发出的。

射频发射器的增益或衰减测量是系统的一项有用的检查,在每一次预扫描时进行测量,并不需要占用额外的扫描时间。共振频率建立后,系统通过改变发射器的增益或衰减来采集多组信号以便应用适当反转角进行成像。射频翻转角是射频系统的重要性能指标之一,因而也是质量保证所要测试的主要指标。当MRI系统射频发射器增益或衰减发生异常波动时,这表明在射频链上存在着问题,应该向医学物理师报告以便及时联系MRI系统的制造商加以分析和修正。

3、几何精度的测量

几何精度用于描述MRI图像几何变形的程度。几何变形程度是指图像中两点间的距离与被测物体实际尺寸的偏差。

MRI系统中导致图像几何变形的主要因素有:①主磁场非均匀性 ②梯度场的非线性 ③信号采集不完整等。

梯度补偿、主动或被动匀场的不正确调节,或者磁体腔内遗留铁磁性物体如硬币、针头、发夹等,均可引起B0场强的不均匀。尤其是开放式磁体系统,线性梯度场的容积较小及B0的均匀性相对较差,因此B0磁场可能存在较严重的不均匀性,从而在模体图像上引起明显的尺寸误差。在实际应用中有些用户晚上关闭了扫描装置硬件的电源,包括梯度放大器在内。梯度放大器通电启用后需要一段时间的预热稳定,才能保证其线性变化。有些用户通过减小接受器带宽来提高扫描装置的SNR。这会导致磁场B0的不均匀性,在图像中就表现为较大的空间变形。

几何精度的测量必须使用专用体模。其内部置一已知尺寸和空间位置的几何物体阵列,如孔、管、棒或凹槽或制造商的标志图形,中间充满可发生NMR信号的材料。

通过相关序列来获取图像相应的几何变形程度GD为GD=(实际尺寸-观察尺寸/实际尺寸)×100%。

一般情况下,当用25厘米以上的FOV进行测量时,几何变形程度小于百分之五就可以接受。如果GD值大于百分之五,则应联系MRI系统制造商加以分析和修正。

4、空间分辨率的测量

空间分辨率是在无明显噪声干扰的条件下度量成像系统物体分离能力的指标。空间分辨率的影响因素主要有FOV、数据采集矩阵、图像重建时使用的滤波器等。

较差的涡流补偿、梯度校准不当的几何变形,B0不均匀性和较小的采集带宽,这些原因均可引起空间分辨率的变化。

通常MRI系统的质量保证测试是采用根据测试物体(体模)的图像进行直观评估。用于直观评估空间分辨率的体模为阵列状。它可有棒阵、条阵和圆孔阵等多种构成形式。因而体模横截面的信号产生面为圆形或矩形。

空间分辨率的图像评价用目测法,主要是观察图像中可分辨的最小体模信号单元阵列的尺寸(mm)表示(也有用线对表示的)。如果发现空间分辨率变化较大应及时联系MRI系统制造商加以分析、寻找原因。

5、低对比度探测能力

低对比度探测能力的检测用来评估图像中低对比物体能清晰分辨的程度。通常采用模体中包含多个不同尺寸和对比的物体。低对比物体的检测能力取决于所获图像的对比度噪声比,可因由伪影的干扰而下降。

6、图像伪影分析

磁共振成像医学影像技术可能是产生伪影最多的成像方法。日常质控模体上常见的伪影包括以下几种:

模体的几何变形,由于梯度场线性变差而引起的影像畸变或信号幅度减小。

模体上表现为沿着相位编码方向移动的低信号强度的结构影像,可能是由RF连接不当,正交相位探测不当造成的。

模体上表现为异常高或低信号强度的线状影,可能是由于1800聚相位脉冲对层面激励的不完全、射频干扰等引起的。

模体上表现为背景很亮很光滑的图像,可能是由于信号采集过程中出现接收器饱和或电子组件功能失常。


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