不同型号MRI设备图像质量比较与影响因素分析

赵浩，程敬亮，张雪凝，张勇，张赞霞，张文莉，时松和*

1.郑州大学公共卫生学院，河南郑州 450001；2.郑州大学第一附属医院磁共振科，河南郑州 450002； *通讯作者 时松和 zzussh@126.com

MRI是目前临床医学诊断最重要的工具之一，在医疗领域发挥着极其重要的作用[1]。MRI可对人体各部位多角度、多平面成像，其分辨力高，对人体无损害，不受组织深度限制，能更客观、更具体地显示人体内的解剖组织及相邻关系，更好地对病灶进行定位和定性[2-4]。MRI图像质量与临床诊断的精准性有关，图像质量越高，越有助于提高医师的诊断效率。目前国内外不同型号的MRI设备图像质量不一，也未进行系统的、大规模的MRI图像质量评价[5-6]。本研究拟通过对不同地区、不同级别医院使用的不同型号、不同场强的MRI设备在身体不同部位成像的图片质量评价，对各场强不同设备型号的图像质量进行比较，并探讨图像质量的影响因素，为科研人员研发、医院合理购进MRI设备以及政府卫生资源配置规划提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 仪器 本研究合作单位涉及我国七大区域的114家医疗机构（69家三级医疗机构，45家基层医疗机构），并与各合作单位签订科研项目合作协议。按照MRI设备入选原则选择设备，即具有一定市场占有率，在用的无故障国内外代表性设备，涉及3种场强（≤0.5T、1.5T和3.0T），34种型号（12种国产设备和22种进口设备）共181台MRI设备，研究对象涵盖14个检测部位常见序列的18 598份MRI临床图像。

1.2 研究内容 对所收集的图像采用Likert5级量表，由5名经验丰富的磁共振专家对研究对象进行综合评分，共收集92 990例图像质量得分数据，Likert评分≥3分为诊断组，<3分为非诊断组。比较各场强不同型号MRI设备图像质量得分，得到各场强下最优图像质量的MRI设备型号，并探讨图像质量的影响因素。

1.3 质量控制 在正式调查前，先选取一定样本进行预调查，参考预调查结果完善相关调查内容。在调查中，由相关专业人员获取图像，反复核实后上传到信息平台（“MRI设备及其临床应用信息管理平台构建”项目研发的图像采集信息平台），如有漏传、错传情况，根据系统提示即予以更正补传，并设立质量监督小组，现场进行监督。对图像质量进行评价，5名专家对同一图像的评分满足一致性检验时，方可纳入。

1.4 统计学方法 使用SPSS 23.0软件，对图像质量得分进行正态性检验，若不满足正态性，数据描述采用中位数和四分位间距，采用基于秩次的Kruskal-WallisH检验比较各场强下不同型号设备的图像质量得分，两两比较根据各组检验的平均秩，采用逐渐降低的齐性子集进行比较。同一子集中的各设备图像质量得分差异无统计学意义，不同子集之间图像质量得分差异有统计学意义。采用单因素分析和Logistic回归分析研究影响图像质量的因素，使用受试者工作特征（ROC）曲线模型下面积评价模型效果。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同设备型号的图像质量比较 ≤0.5T场强下，不同设备型号的图像质量评分差异有统计学意义（χ2=530.64，P<0.01）。≤0.5T场强下，不同设备型号得分多重比较的齐性子集显示，日立Hitachi设备得分的平均秩最高，但与西门子#MAGNETOM C！设备的图像质量评分比较，差异无统计学意义（P>0.05）。因此，日立Hitachi、西门子#MAGNETOM C！设备的图像质量最高，东软医疗NSM-P035设备的图像质量评分最低。平均秩从低到高排序见表1。

表1 ≤0.5T场强下不同设备型号图像质量得分比较

1.5T场强下，不同设备型号的图像质量评分差异有统计学意义（χ2=10747.02，P<0.01）。1.5T场强下，不同设备型号得分多重比较的齐性子集显示，GE Signa HD设备得分的平均秩最高，但与西门子#MAGNETOM Aera设备的图像质量评 分比较，差异无统计学意义（P>0.05），因此1.5T场强下，GE Signa HD和西门子#MAGNETOM Aera设备的图像质量最高，鑫高益Superscan-1.5T设备的图像质量最低。平均秩从低到高排序见表2。

表2 1.5T场强下不同设备型号图像质量得分比较

3.0T场强下，不同设备型号的图像质量评分差异有统计学意义（χ2=681.84，P<0.01）。3.0T场强下，不同设备型号得分多重比较的齐性子集显示，西门子#MAGNETOM Prisma设备得分的平均秩最高，但与飞利浦Ingenia、西门子#MAGNETOM Trio A Tim System、#MAGNETOM Skyra设备的图像质量评分差异无统计学意义（P>0.05），联影uMR 770设备得分的平均秩最低，但与GE Signa HD设备的图像质量评分差异无统计学意义（P>0.05），因此3.0T场强下，西门子#MAGNETOM Prisma、#MAGNETOM Trio A Tim System、#MAGNETOM Skyra以及飞利浦Ingenia设备的图像质量最高，联影uMR 770和GE Signa HD设备的图像质量最低。平均秩从低到高排序见表3。

2.2 图像质量影响因素分析 本研究中，非诊断组3043例，诊断组89 947例。非诊断组中，基层医院1206例，三级医院1837例；诊断组中，基层医院18 792例，三级医院71 155例，三级医院诊断率高于 基层医院（χ2=612.48，P<0.01）。

非诊断组中，国产设备1855例，进口设备1188例；诊断组中，国产设备20 409例，进口设备69 538例，国产设备的诊断率低于进口设备（χ2=2367.6，P<0.01）。

非诊断组中，0.5T场强219例，1.5T场强2197例，3.0T场强627例；诊断组中，0.5T场强2242例，1.5T场强49 094例，3.0T场强38 611例，图像诊断率随着场强的增强而逐渐升高，不同场强诊断率比较，差异有统计学意义（χ2=759.35，P<0.01）。

七大区域中，华南地区诊断率最高，华中次之，其他依次是华东、西南、华北、东北，西北地区最低，不同地区的诊断率比较，差异有统计学意义（χ2=109.97，P<0.01）。

乳腺部位的诊断率在14个检查部位中最高，骶髂关节/髋关节、肘关节、膝关节、颈椎部位的诊断率稍低于乳腺，随之是眼眶/鼻咽部/腮腺、脑部、腰椎、盆腔、脑血管部位的诊断率，肝脏、肩关节、踝关节、胸椎较低，其中胸椎部位诊断率最低，且各检查部位诊断率差异有统计学意义（χ2=1016.45，P<0.01）。

表3 3.0T场强下不同设备型号图像质量得分比较

以是否诊断组为因变量，将单因素分析中有统计学意义的变量进行多因素Logistic回归分析，结果显示，医院级别、设备国产与进口、场强等级、不同区域、不同检测部位是图像质量的影响因素。三级医院图像质量诊断率高于基层医院（OR=1.23，95%CI1.13~1.34）；进口设备图像质量诊断率高于国产设备（OR=4.56，95%CI4.17~4.98）；1.5T场强设备图像质量诊断率高于≥0.5T场强设备（OR=2.13，95%CI1.78~2.55）；3.0T场强设备图像质量诊断率高于≥0.5T场强设备（OR=2.92，95%CI2.40~3.56）；华中地区图像质量诊断率高于东北地区（OR=1.87，95%CI1.48~2.37），其他地区比较见表4；乳腺图像质量诊断率高于肝脏图像（OR=11.41，95%CI6.40~20.32），其他部位比较见表4。

表4 图像质量影响因素的Logistic回归分析

ROC曲线结果显示，Logistic模型预测图像诊断率的ROC曲线下面积为0.784（95%CI0.776~0.791，P<0.05），ROC曲线下面积>0.7，模型预测效果较好（图1）。

图1 Logistic模型预测图像诊断率的ROC曲线

3 讨论

随着我国经济的高速发展，人们面临的疑难杂症也越来越多，医疗需求量不断增加，高端先进的医疗设备有利于提高医师的诊断效率与精确性[7]。本研究表明，各场强下，进口设备图像质量均优于国产设备，表明我国磁共振医疗设备的图像质量与国外发达国家相比仍有较大差距，造成我国磁共振设备主要是进口。尽管进口设备图像质量优于国产，但成本高，检查费用昂贵。因此，需要加大磁共振设备的研发，丰富成像序列，提高我国磁共振设备的图像质量。

近年磁共振设备发展迅速，且市场保有量逐渐增加，我国涌现出一批国产MRI设备生产厂家和国产MRI产品，如安科、奥泰、东软医疗等均已开始超导1.5T MRI整机的生产，其中联影医疗已在2015年获得国家药品监督管理局3.0T MRI注册批准，表明国产3.0T MRI设备正式进入市场竞争[8]。但本研究表明，0.5T及以下场强时，日立Hitachi设备和西门子厂家的MAGNETOM C！设备的图像质量最优；1.5T场强时，西门子厂家的MAGNETOM Aera设备和GE厂家的Signa HD设备的图像质量最优；3.0T场强时，尽管国产联影uMR 770设备可以与进口GE Signa HD设备的图像质量相媲美，但飞利浦Ingenia设备和西门子Trio、Skyra、Prisma设备的图像质量最优。随着场强的增强，图像质量更优，与以往研究一致[9-10]，提示我国磁共振的研发不仅要继续迈进3.0T场强设备的市场，更要努力缩小各场强国产设备与进口设备图像质量的差距，进一步提高国产磁共振设备的临床图像质量。

同种型号的设备，医院级别和地区分布对图像质量略有影响，三级医院的图像质量优于基层医院，华南地区的图像质量优于东北等地区，其原因可能与房间的环境、设备维护、医疗工作人员的技术水平等有关，因此，要加强基层医院以及东北、西北等地区磁共振设备的日常维护、检修以及医疗工作者的培训，提高服务能力和水平[11]。对于磁共振检查部位，乳腺的图像质量最优，其次是骶髂关节/髋关节，图像质量最差的部位是胸椎。

总之，各场强下图像质量最优的MRI设备型号均为进口设备，进口和国产设备是图像质量的重要影响因素，其次是场强等级，医院级别、地区、检测部位也略有影响。