西门子MAGNETOM TRIO MRI的质量控制

刘阳萍，陈曼珊

1. 中山大学附属第一医院 设备科，广东 广州 510080；2. 广东省医学科学院（广东省人民医院） 医学装备部，广东 广州 510080

西门子MAGNETOM TRIO MRI的质量控制

刘阳萍1，陈曼珊2

1. 中山大学附属第一医院 设备科，广东 广州 510080；2. 广东省医学科学院（广东省人民医院） 医学装备部，广东 广州 510080

目的探索核磁共振成像（MRI）的日常质量控制方法。方法通过SIEMENS附带的模型对MAGNETOM TRIO MRI进行质量控制，其质控项目包括中心频率的校准和检测、射频发射器的增益和衰减、几何精度和空间分辨率的测量、图像伪影分析等。结果探索出了保证MRI安全稳定运行、提高图像质量、规范医疗行为的有效方法。结论严格的日常质控可降低MRI的故障发生率，提高其使用率。

MRI；质量控制；射频线圈；射频发射器

0 前言

核磁共振成像（MRI）的优势己经被临床所认识，应用领域不断扩大，尤其对软组织显示好，如对颅脑显示有优势，对肝胆胰脾和盆腔病变显示也较好[1]。因此，越来越多的医院已配置或准备配置这一放射学科最先进的医疗设备。然而设备的高成本势必推高维修成本，那么如何降低MRI的维修成本，提高机器的正常使用率就成为不可避免的问题。本文通过对西门子 MAGNETOM TRIO MRI设备的工作实践，探讨 MRI的日常质控项目，并总结分析保障MRI图像质量的方式和方法。

1 MRI的质量控制

由于 MRI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 MRI成像的原理及通过软件、硬件获取信息的方法是一样的，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），可以做许 多具体 的工作[2]。 本文通 过 SIEMENS 设备附 带的模 型对 MAGNETOM TRIO MRI进行质量控制。质控项目包括 ：中心频率的校准和检测、射频发射器的增益和衰减检测、几何精度的测量、空间分辨率的测量、图像伪影分析5项。

1.1 中心频率的校准和检测

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穆尔公式和静磁场（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。对超导型磁体系统来讲，随着超导性能逐渐下降，温度或机械效应会引起电流强度变化，外部铁磁性物质变化也会引起匀场线圈磁场的改变[3]。

测量方法：使用自旋回波序列扫描均匀球形水模，由预扫描得到中心频谱并纪录中心频率。验收测试时记录的中心频率可作为将来质量控制的基准[4]。

合格标准 ：超导磁体在安装后的 1～2 月内可能会出现较大的中心频率漂移，稳定后中心频率漂移每天应＜ 0.25 ppm/d。如果变化速度较大，则应联系 MRI系统制造商加以分析和修正。

1.2 射频发射器的增益和衰减

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一项有用的检测，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。如果 MRI系统射频发射器增益或衰减发生异常波动，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。

1.3 几何精度和线性测量

几何精度用于描述 MRI图像几何变形的程度。影响图像几何变形的主要因素包括梯度磁场非线性和主磁场不均匀性。所以成像应尽量在等中心点处进行扫描，偏离等中心点处的主磁场会愈加不均匀。验收测试应评估图像的几何精度。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。在实际测量中如果通过减小接受器带宽来提高扫描装置的信噪比（SNR），这会导致 B0的不均匀性，在图像中就表现为较大的空间变形[5]。

几何精度的测量必须使用专用水模，通过相关序列来获取与图像相应的几何变形程度GD。GD=（实际尺寸-观察尺寸/实际尺寸）×100%。一般情况下，当用 25 cm 以上的 FOV 进行测量时，几何变形程度＜ 5% 就可以接受。如果 GD 值＞ 5%，则应联系MRI系统制造商加以分析和修正。图像定位结果，见图 1～2。

图1 关闭梯度交换进行MRI图像定位

图2 用体模进行MRI图像定位

1.4 空间分辨率的测量

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[6]。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等，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根据测试物体（体模）的图像进行目测，评价图像的空间分辨率不能超过由 FOV 和矩阵大小所确定的分辨率极限。用于直观评估空间分辨率的体模为数组状，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）表示或线对表示。如果发现空间分辨率变化较大应及时联系 MRI系统制造商来分析、寻找原因。

1.5 图像伪影分析

MRI 日常质控模体常见的伪影包括以下几种[7]：

模体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放大器连接不当，正交相位探测不当造成的。

模体表现为异常高或低信号强度的线状影，可能是由于聚相位脉冲对层面激励的不完全、射频干扰等造成的。

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造成的。

2 MRI系统性能的评估

MRI系统性能的评估是非常必要的，因为设备在使用中发生大的维修，如更换或修理梯度放大器、梯度线圈、磁体、RF放大器、数字转换器线路板、信号处理器线路板等都要进行MRI系统整体性能的检测、评估。此项检测通常由使用单位的工程师配合设备制造商共同来完成。检测、评估的主要内容包括：磁场均匀度、层面位置精度、层厚的精度、射频线圈、层间射频干扰。

2.1 磁场均匀度

磁场均匀度（Field Homogeneity）是指在一定测量体积中主磁场强度的变化幅度（表 1～2）。磁场均匀度是影响图像质量的重要指标之一。不均匀的磁场将造成图像变形，如信号不均匀及不均匀脂肪压制等图像伪影。通常采用频谱法，在磁体中心放置一个均匀的球形模体，要具有与厂商所要求的均匀度、性能、规格相似的球形容积直径。

使用预扫描或磁共振波谱预扫描功能得到中心频谱，测 量 中 心 频 峰 的 半 高 全 宽（Full Width at Half Maximum，FWHM）。FWHM（ppm）决定了体模容积内的不均匀性，对于超导磁体直径为 30～40 cm 的球形容积的均匀度值通常约为 2 ppm。

表1 磁场均匀度检查表

表2 磁场均匀度质控数值表

2.2 层厚

层厚取决于射频的带宽和层面选择梯度场强。层越厚，激发的质子数量越多，信号越强，图像的信噪比越高。但层越厚，采样体积增大，容易造成组织结构重迭，易产生部分容积效应。层越薄，空间分辨力越高，而信噪比降低。扫描时要根据解剖部位及病变大小来决定扫描层厚。

2.3 层面位置

层面位置是指层面轮廓线FWHM中点的绝对位置。层面位置是由外部定位设备，如激光定位灯或内部层间距共同决定的。层面位置的影响因素主要有定位设施的准确性、梯度场均匀性、RF场均匀性、选层脉冲的非共面性和静磁场的均匀性等。所有测量均应沿磁场物理中心或成像平面中心的联机方向进行。对层面位置测量精度的要求为 ±2 mm（采用外部定位标记）。

2.4 层面系数

层面系数的大小取决于层间距和层面厚度，层面系数=层间距 /层面厚度 ×100%。层面系数与层间距成正比，而与层面厚度成反比。当层面厚度固定时，层间距越大，层面系数越大。当层间距固定时，层面厚度越厚，层面系数越小。层面系数小时，相邻层面之间会产生干扰。

2.5 射频线圈的检测

射频线圈的主要指标包括：SNR、灵敏度、射频场均匀性、质量因子、填充因子有效范围。

在射频线圈检测中选择模体，对于头线圈模体可为球形或正圆柱体；对于全身成像它应该是正圆柱体。对于容积线圈，要进行图像均匀性、SNR、伪影信号百分比3项测量。这 3个参数可用来评价线圈的性能及追踪射频RF线圈的性能变化。

SNR、图像均匀性和伪影信号百分比的确定，都可以从一幅图像上获得。对于容积线圈，这幅图像应位于线圈中心，并于线圈长轴垂直；对于表面线圈应根据模体和特定RF线圈所进行的临床研究类型来确定它的适当位置和方向。

2.6 影像均匀性

影像均匀性 (U ∑ )是指当被成像物体具有均匀的 MR 特性时 , MR 成像系统在扫描整个体积过程中产生一个常量信号响应的能力。评价指标 U ∑≥ 80 %。

2.7 射频能量吸收率

在高磁场扫描前要估计射频能量吸收率（SAR），SAR和传感器线圈信号参考表，见表3。磁共振射频能量部分被人体吸收，达到一定的量时常导致人体局部的热损伤。SAR 与主磁场场强（B0）的平方成正比，即 SAR ∝ B0。对于 3.0T 磁共振的 SAR 值较 1.0T 磁共振高 9 倍，高磁场的引起的热损伤较低磁场发生的机会要高并且要严重得多。因此，在高磁场中有相关的防护程序，当 SAR 高于所规定的阈值时，就停止扫描，避免人体热损伤。

表3 SAR和传感器线圈信号参考表

3 结论

MRI的安全稳定质量保证是MRI得以广泛开展工作的前提，工作过人员应严格按照操作规程操作仪器，并对检测项目进行质量控制，保证图像质量与机器的稳定性。希望本文质量控制心得能促进大家对MRI质量控制的认识，形成科学的标准化管理体系，使放射学科的这一利器能发挥其巨大的临床效用和社会效益。

[1] 邓洁．核磁共振成像系统的质量保证与质量控制[J]．中国医疗设备,2011,26(7):13-20．

[2] 燕树林．医学影像技术学术语详解[M]．北京:人民军医出版社,2010．

[3] 汤黎明,张超．磁共振质量控制参数及方法的探讨[C]．2009中华医学会影像技术分会第17次全国学术大会论文集．

[4] 倪萍,赵明,陈自谦．MRI磁体技术的发展历程及展望[J]．中国医疗设备,2013,28(10):6-10．

[5] 高能所研制成功1．5T核磁共振成像超导磁体[J]．现代科学仪器,2010,(2):175-189．

[6] 谭裴．磁共振成像中的运动伪影消除方法研究[D]．中国科学技术大学,2009．

[7] 王鹤．低场磁共振系统中若干技术问题的研究[D]．华东师范大学,2007．

Quality Control of SIEMENS MAGNETOM TRIO MRI

LIU Yang-ping1，CHEN Man-shan2
1.Department of Equipment, The First Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, Guangzhou Guangdong 510080, China; 2.Department of Medical Equipment, Guangdong Academy of Medical Sciences (Guangdong General Hospital), Guangzhou Guangdong 510080, China

ObjectiveTo explore the methods of daily quality control of SIEMENS MAGNETOM TRIO MRI.MethodsThe quality control of SIEMENS MAGNETOM TRIO MRI was conducted with the accessory model. The quality control projects mainly included the calibration and testing of center frequency, gain and attenuation of radio frequency transmitter, measurement of geometric accuracy and spatial resolution as well as the analysis image artifacts.ResultsEffective methods were explored to guarantee the safe and steady operation of MRI, improve the image quality and normalize the medical behaviors.ConclusionThe failure rate of MRI can be decreased and the usage rate of MRI can be improved with strict daily quality control.

MRI; quality control; radio frequency coil; radio frequency transmitter

R445.2

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.08.017

1674-1633(2014)08-0058-03

2013-12-17

2014-07-14

作者邮箱：13825001568@126．com