医用MRI设备应用质量检测结果的分析*

杨可邦 徐 桓 胡红波 刘鸿翔 庄晓璇 尚敬轩

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)以其软组织成像空间定位准确、灵敏度高以及无放射性等优势，在临床上被广泛应用于对病变的排查、筛除以及临床治疗效果监测等。近年来，为保障病患的权益和医疗安全，MRI质量越来越得到各级医疗机构的重视。为此，本研究对16家医疗机构在用的29台MRI设备进行应用质量检测和临床片评审，旨在根据检测数据介绍并讨论MRI质量控制中的若干指标。

1 检测设备与方法

1.1 受检对象

选取2018年8-6月期间我国南部地区6省市的16家医疗机构在用的29台MRI设备，其中包括西门子、GE XBO、奥泰、飞利浦、日立、三星及鑫高益等厂商的多种型号不同场强的MRI设备，见表1。

表1 受检设备生产厂商及场强(台)

1.2 检测工具

检测用的主要工具包括美国体模实验室(The Phantom Laboratory)设计的Magphan SMR 170型MRI多参数测试体模和瑞士Matrolab品牌的THM-1176型便携式磁场强度检测仪，检测开始前将两件检测设备送至中国计量科学研究院等单位进行标准器溯源，以保证检测工作的科学和准确。

1.3 检测方法

根据国家标准《医用磁共振成像(MRI)设备影像质量检测与评价规范》(WS/T263-2006)[1]检测方法进行检测，其检测步骤为：①将检测体模扫描成像后选取扫描参数(见表2)；②根据扫描图像进行图像性能分析并采集数据；③测量静磁场中心强度。

表2 扫描参数选取

1.4 图像性能检测项目

(1)信噪比(signal noise ratio， SNR)。SNR的测量采用一幅图像法[1]。在溢流层影像上75%中心区域内选取感兴趣区(region of interest，ROI)，并测定ROI内的像素强度的平均值Smean和标准偏差SD；在溢流层影像外侧背景区域内分别选取4个ROI，测量背景ROI的本底像素强度的总平均值Sb[2]。SNR计算：信号为溢流层影像中心ROI内像素平均值Smean减去本底像素平均值Sb的差，噪声为影像中心ROI内像素平均值的标准偏差SD，SNR的计算为公式1：

(2)层厚偏差。测量层厚使用的体模有楔形、交叉斜面型、阶梯型等[3]。测量方法多，测量原理不尽相同，而本研究采用临界值法，通过设置窗宽为0，调整窗位使斜面影像恰好消失时的窗位值作为临界值，将临界值与斜面影像区域附件信号值的平均值作为窗位，测量该窗位下的斜面影像长度[4]。此方法的误差主要来自对投影长度的测量。

(3)图像均匀性。在溢流层影像上75%的区域内，利用计算机软件影像分析功能，分别测量9个ROI内的像素强度平均值[5]。从所测定的数值中，选出最大平均像素值Smax和最小平均像素值Smin，图像均匀性(U)计算为公式2：

(4)空间分辨力。采用目视评价法，将窗宽设置为0，调整窗位使得测试层面上的线对清晰的区分开来，然后根据“不粘不断”的判读原则进行目视判读。

(5)线性度。即几何畸变，需要测量体模里若干已知距离点之间的距离，距离有大有小，并且包含X轴和Y轴两个方向。

1.5 检测项目及要求

根据检测方法进行数据采集和分析，并判断所检项目是否合格。检测项目的标准要求如下。

(1)SNR。检测条件：视野(field of view，FOV)为250 mm×250 mm，采集矩阵256 mm×256 mm。检测指标要求为磁场强度＞1.5 T，SNR应≥100；磁场强度＜1.5 T，SNR应≥80；磁场强度＜0.5 T，SNR应≥60。

(2)静磁场中心强度。检测条件：将磁场强度检测仪的探测端放置于磁场中心位置，检测指标要求为偏差≤±5%。

(3)图像均匀性。检测条件：FOV为250 mm×250 mm；检测指标要求为≥80%。

(4)线性度(几何畸变)。检测条件：FOV为250 mm×250 mm；检测指标要求为≤±5%。

(5)层厚偏差。检测条件：层厚设置为5～10 mm；检测指标要求为≤±10%。

(6)空间分辨力。检测条件：FOV为250 mm×250 mm，采集矩阵256 mm×256 mm；检测指标要求为至少分辨出4组线对。

(7)低对比度灵敏度(靶径/深度)。检测条件：FOV为250 mm×250 mm；检测指标要求为≤6 mm/0.5 mm。

(8)伪影。检测条件：FOV为250 mm×250 mm；检测指标要求为≥10%。

1.6 临床照片抽取及评审

对每台受检设备按要求随机抽取最近两个月内拍摄的临床照片，要求抽取使用SE序列扫描的头部、腹部和脊柱等部位的临床片，其中头部要求横断轴位扫描T1加权像(T1WI)、T2加权像(T2WI)和矢状位扫描图像，须包含四脑室、蝶区、基底节等层面；腹部要求横断轴位扫描T2WI图像，须包含肝门、胰腺、肾上腺及肾中上部等层面；脊柱要求横断轴位扫描T1WI、T2WI图像和矢状位T1WI、T2WI图像，须包含脊髓、脊内结构(显示脊神经)等层面。

将抽取到的临床照片根据其影像质量，分为甲、乙、丙3个等级，丙级为不合格。

(1)甲级。①照片清晰度、对比度较好，头部灰质、白质能清晰区分，较大的神经核、脑回、脑沟、脑池等轮廓能清晰分辨；②腹部肾上腺形态结构，肝门血管的形态与走行，肝实质均匀、前列腺(或子宫)的形态、轮廓与内部结构可较清楚辨认；③脊椎清楚显示腰椎S体与椎间盘的界限与轮廓，能分清椎间盘的纤维软骨环和髓核以及脊神经根。

(2)乙级。照片清晰度、对比度尚可，一般情况下可解决诊断问题，但照片质量有待提高。

(3)丙级。不能满足上述要求，影响做出正确诊断。

临床照片评审专家组由7位有临床或者临床片应用质量评审经验的专家组成，对抽取的29份临床照片展开评审，对有争议及丙级临床片需要进行复审，经过专家组反复讨论之后再确定照片等级。

2 结果

2.1 状态检测结果

按照国家卫生行业标准《医用磁共振成像(MRI)设备影像质量检测与评价规范》(WS/T263-2006)的检测方法和军队相关的标准进行评价，对SNR、层厚偏差、静磁场中心强度偏差、图像均匀性、空间分辨力、低对比度灵敏度、线性度以及伪影8项指标进行状态检测，其结果见表3。

表3 29台MRI设备状态检测结果

2.2 临床照片评审结果

对29台MRI设备的临床照片评审结果分为甲、乙、丙3个等级，其中甲级17台、乙级11台、丙级1台。7台静磁场强度为3.0 T的高场设备临床片评审结果全部为甲级，这些设备启用时间均在5～10年以内；1台丙级设备是静磁场强度为1.5 T设备，其应用质量状态检测有两项不合格，分别是SNR和伪影，设备等级评审结果见表4。

表4 设备临床照片评审等级结果[台(%)]

2.3 应用质量评定结果

应用质量评定结果是根据状态检测与临床照片评审两方面的结果而确定，当临床照片评审结果为丙级时，应用质量评定结果为不合格；当状态检测有3项或3项以上不合格时，应用质量评定结果为不合格；当状态检测有2项不合格时，如果临床照片评审为乙级，则应用质量评定结果为不合格。据此，本次受检的29台设备共有2台应用质量评定不合格，一台临床照片评审为丙级；另一台状态检测有3项不合格，分别是层厚偏差、空间分辨力及伪影。

本研究应用质量评定的结果显示，受检的大部分设备均为合格，合格率为93.1%。受检设备中检测指标两项或两项以上不合格的有7台，占比24.1%，这些设备大多是层厚偏差、伪影或SNR不合格。

3 检测结果分析

3.1 SNR

SNR是评价MRI影像质量的重要指标，SNR越大，表明混在信号里的噪声越小，图像清晰度越高。如果SNR不达标，容易出现伪影，在诊断上会造成误诊[6]。本研究依据国家卫生行业标准《医用磁共振成像(MRI)设备影像质量检测与评价规范》(WS/T 263-2006)中的检测方法，在溢流层影像上75%的中心区域内选取ROI的面积为150～300 mm2，检测结果显示89.7%的设备SNR合格。虽然合格率较高，但是通过分析检测数据发现，同样场强的设备有些SNR较低，有些SNR的计算数值则非常大，远远超过了标准要求。SNR不仅与场强相关，而且不同厂商的不同线圈对SNR的影像也比较大[1]。此外，根据SNR的定义以及扫描图像的分析来看，ROI的范围大小直接影响噪声(SD)的大小，间接影响SNR的计算结果，而且范围较小时这种影响非常显著[8]。因此，对这一检测指标的研究有必要进一步细化(见表5)。

表5 场强SNR对照

3.2 图像均匀性

图像均匀性反映MRI设备对具有同一核MRI特性的均匀成像体产生恒定信号响应的能力[2]。根据《医用磁共振成像(MRI)设备影像质量检测与评价规范》(WS/T263-2006)中的评价方法，本研究的29台设备的检测结果显示图像均匀性的合格率为100%。根据检测数据(图1)显示，有27台设备的均匀性达到90%以上，最大值和最小值分别为99.00%和86.50%。考虑到该标准是多年前制定，建议适当提高图像均匀性的标准，以适应当前技术发展及设备性能提升的现状，确保MRI设备的成像质量，为临床诊断提供准确、可靠的影像学依据。

图1 图像均匀性检测数据

3.3 质量检测重要性

近年来，随着磁体技术及射频技术的高速发展，各主要生产厂商生产的设备性能有所提高，相应的质量控制标准也应该有所改变。此外，本研究在检测过程中发现，医院MRI设备在管理、使用及人才队伍建设等方面有待提高。

(1)设备日常维护及调试。目前，很多医院都为大型医疗设备购买了保险，但是有些维保公司对维保工作不积极，设备不能得到及时及有效的维护，损害的不仅仅是医院合法利益，更重要的是使用于临床诊断的影像质量得不到保证，严重危害患者合法权益，而部分未买维保的医院，自己也无足够的技术力量开展日常质量控制、维护和调试。

(2)设备使用率区域性平衡。部分在中小城市，尤其是边远地区的医院，设备使用率较低，有的每日只有2～3个患者做扫描，由于地处偏远，日常维护也得不到保证。而在一、二线城市的医院，由于病患多，医院工作量大，设备经常超负荷运行，往往容易忽视日常维护和调试。

(3)人才队伍建设与发挥设备效能。随着现代科学技术的日益发展和进步，大型医疗设备集成化、数字化及智能化程度越来越高，对医院医疗水平的提高是机遇也是挑战。本研究所在医院在检测设备性能的同时也对受检单位大型医疗设备进行了《配置许可证》《应用许可证》和《人员上岗证》等“三证”核查，由于处在调整改革期间，部分医院人员流动较大、三证持有率相对较低。

4 结语

根据29台MRI设备的检测数据结果，在医用MRI设备应用中应做到以下三点：①优化SNR的测量方法，以减小测量操作引起的误差；②适当提高图像均匀性的评价标准，不仅有助于凸显检测工作的意义，而且有助于确保MRI设备的成像质量；③医疗机构应做好设备的日常维护保养工作，根据检测结果，维护保养做的较好的设备，成像质量明显优于维护保养不得当的设备。