医学计量在磁共振图像质量管理中的应用与展望

刘支源

广西壮族自治区柳州市人民医院 放射科，广西 柳州 545006

引言

随着磁共振技术的快速发展，其在临床诊疗与科研中发挥出越来越重要的作用。随着磁共振装机量的不断增多，设备的潜在风险与图像质量问题也在实际应用中逐渐显露。如何有效降低磁共振检查的风险，对其图像质量实施有效的控制是当前需要引起普遍重视的问题。做好设备的计量质控工作可以在一定程度上控制医疗风险，降低事故发生率，有效提高医疗质量[1]。成功的计量质控体系可以让使用者充分了解设备的变化、差异和图像瑕疵的来源，并能辅助维护设备和管理图像质量[2]。医学计量检测为磁共振图像质量的规范化管理提供了技术支持，是保障磁共振各项性能参数准确可靠的重要手段[3]。所以，开展磁共振设备的医学计量工作，能保证设备安全良好的运行，为临床提供质量可靠的磁共振诊疗服务。确保其在临床应用中的稳定性与精确性，对于减少医疗风险、提高诊疗质量有重要的意义[4]。

因此，我们期望建立计量质控体系以便能随时监控磁共振设备是否处于健康的运行状态。通过周期性的检测积累设备运行数据，建立性能参数处置界限，以便及时地发现系统隐藏的问题，随即实施计划性维修或预防性维护，从而减少设备因突发故障而造成紧急停机维修的概率，合理控制运行成本。通过对计量指标进行分析，能客观评价磁共振图像质量，为临床应用效果的对比及科研提供数据支持。本文就医学计量检测在磁共振图像质量管理中的各方面应用情况展开评述与讨论，展望其发展前景，使其在磁共振图像质量管理中的应用价值得以推广。

1 磁共振医学计量检测发展现状

磁共振医学计量检测在国外常用的规程有美国放射学院的《ACR模体图像评价指导手册》[5]、美国电气制造商协会的NEMA2008标准、美国医学物理学家协会的AAPM28号参考指标等。我国现行规程有原卫生部与原国家食品药品监督管理局发布的WS/T 263-2006《医用磁共振成像（MRI）设备影像质量检测与评价规范》[6]和YY/T 0482-2010《医用成像磁共振设备主要图像质量参数的测定》[7]。尽管国内磁共振临床应用与科研发展迅速，但医学计量检测与质量控制却并未普及。目前，磁共振设备尚未纳入医学计量强制检定的器具目录，相关计量器具的自主研发与生产滞后，各级医院在磁共振质量控制管理方面的投入都不多。尽管存在多种困难，但为保证磁共振设备能发挥最佳性能，提升图像质量，我们应该增强医学计量概念，并逐步开展临床质量控制工作[8]。

2 医学计量在磁共振图像质量评价中的意义

医学计量通常检测的参数也是影响磁共振图像质量的重要因素：信噪比、均匀度、空间分辨率、线性度与伪影等。如果检测到这些指标有明显的偏差失准，往往提示磁共振成像系统存在不稳定的物理环节，应进一步追查具体是何种环境因素影响或硬件性能下降导致。

信噪比是描述磁共振图像质量的重要参数，关联多种因素，而且关系错综复杂，磁场的强度、射频系统的性能、线圈、成像参数、屏蔽效果等因素均会影响信噪比。信噪比下降的查因，排除确定的影响因素如场强与成像参数等，在不确定因素中可能性较大是射频线圈、射频功率放大器等固件的性能下降或故障。

图像均匀度欠佳通常提示磁场均匀度下降或梯度失准。由于梯度场的线性不佳，极有可能导致图像的边沿上产生空间和强度的畸变口[9]。

磁共振的空间分辨率在理论上由视野和梯度场强来决定。视野相同的情况下，梯度场越强，空间分辨率越高；但实际的空间分辨率还取决于主磁场的均匀性，因为磁场的不均匀会导致像素的位置误差。因此实际设备上，主磁场的均匀性，决定了可以得到的最高空间分辨率[10]。

磁共振图像线性度的下降往往提示梯度场线性度下降、静磁场不够均匀或信号采集不理想。

磁共振图像伪影的成因、表现形式都很多。根据其来源可以划分为以下几种情况。

（1）静磁场不均匀性、局部磁场磁化引起的伪影应检测磁场中心频率是否发生偏移。

（2）射频线圈或射频功率放大器故障会导致层间干扰、外围射频信号泄漏、射频信号截断不完全、射频噪声干扰、射频场不均匀等类型伪影。

（3）梯度场非线性扭曲、涡流补偿不足、梯度发生器延迟等都会造成伪影，有时不容易与静磁场相关的伪影区分。

（4）数据溢出、卷摺伪影、截断伪影、部分容积效应和化学位移伪影等与数据采集和重建相关。

（5）运动伪影由身体的自主或不自主运动引起。在计量检测中体模如果静止时间不够，内部溶液未充分稳定通常会出现溶液运动伪影。

伪影通常都有外在的原因或是内部固件环节性能下降甚至故障的表现。任何伪影都应当引起重视，必须记录在设备运行台账并报告给维修工程师，以便及时协商处理方案[2]。

3 医学计量检测在磁共振图像质量控制中的价值

磁共振的安全平稳运行依赖于规范的质量控制，而质量控制的技术措施则是医学计量检测，两者有机结合，为正确诊断和精准治疗提供依据[11]。

3.1 医学计量检测是磁共振图像质量控制的技术保证

3.1.1 医学计量是应用常规磁共振图像进行正确诊断的依据与保证

随着医疗服务法制化建设的推进，临床诊疗对磁共振影像数据资料的规范化意识日益加强。通过医学计量指标检测，能确保磁共振检查结果数据准确，图像信息真实可靠，从而确保临床诊疗的规范性和法制性。如果缺乏医学计量指标检测与校正，便无法了解磁共振设备的性能指标是否存在偏差，无法确保图像的真实性与检查结果的可靠性[11]。为了保证接收数据的准确可靠，必须定期扫描体模测算其关键性能参数及指标。若仅凭主观判断图像质量或者长期不进行计量指标检测与调校，磁共振图像质量就有可能下降，甚至导致误诊。

3.1.2 医学计量为功能磁共振数据的精确诊断提供技术保障

磁共振不仅能扫描人体解剖结构图，还能对人体组织成分、功能进行分析。近些年出现的功能磁共振成像与分子磁共振成像，如肿瘤组织的波谱分析、弥散张量成像、血氧水平依赖脑功能成像和动脉自旋标记灌注成像等，需要经过数据定量分析才能准确地进行诊断。但在1.5 T条件下，这些功能参数的信号变化很微小，通常只有2%～5%，所以对功能成像系统的计量质控就显得格外的重要。能够影响功能成像的因素主要包括系统的稳定性、“鬼影”伪影、信噪比等[2]。通过规律的计量检测，可以掌握磁共振设备的各项性能情况，适时进行预防性维护，从而保证设备运行在良好的高性能状态[11]。

3.1.3 医学计量是磁共振介入治疗精确导航的保障

磁共振能与其他设备联合进行介入治疗，通过相应的适配器可以使磁共振为立体定向放疗系统、伽玛刀治疗系统等定位。磁共振定位图像需要进入治疗计划系统进行靶区的勾画，制定治疗计划，最终指引伽玛刀或放疗设备进行精准的治疗。所以必须通过计量质控确保磁共振扫描仪的空间坐标精度能够达到治疗的要求，否则有可能导致治疗偏差，甚至造成医疗事故。

磁共振还能在实时透视状态下引导介入性操作，如穿刺活检、超声聚焦肿瘤消融等。在每次治疗前除了必须完成磁共振引导设备的常规项目计量质控外，还需要使用仿肌体组织的模体进行测温精度计量质控，确保聚焦点的温度与磁共振所测温度一致，从而保障超声聚焦点的治疗温度准确有效[2]。

3.2 医学计量指标贯穿磁共振设备管理全程

磁共振从新装机到日常维护、维修直至退役，图像质量管理始终是贯穿磁共振临床应用全程的主线。医学计量检测作为图像质量控制与管理的重要措施，包含了新装机验收检测、日常定期检测、维修前后的偏差与校正检测，及达到使用年限申请报废时的检测[12]。

3.2.1 医学计量指标是新装磁共振设备的验收方法

目前，磁共振设备装机量迅速增长，已广泛应用于县级以上医院[13]。医学计量指标检测是验收新安装磁共振设备的有效方法。在购置论证时，使用方对磁共振设备具体的性能参数、技术指标等提出目标要求。 因此在正式投入临床应用前，必须对其进行验证。除了依据合同判断配件齐全、功能完备外，还要通过扫描模体图像对其进行各项计量检测，确保其图像质量符合我国行业规定与订购合同约定。不能仅凭直觉判断，如果不对其相关参数的技术指标检测，很容易放过产品的缺陷，造成验收结果失准，导致后期维护隐患，严重时会引起临床诊疗失误。

3.2.2 医学计量检测是磁共振设备日常质控的标杆

在日常运行中，必须依照行业标准与规范进行周期性的图像计量检测与校准。如果工作条件许可，磁共振设备每日都应进行模体扫描，确定图像关键参数的计量指标符合要求，才可用于检查患者。若图像计量指标偏差超过正常波动范围，需要分析原因并采取相应措施，处置后检测达标方可用于临床检查。磁共振设备在更换配件或者故障修复后，也需对其进行相关参数的计量检测，确定图像各参数指标合格后才能投入使用。

3.2.3 医学计量检测是磁共振设备报废与否的标尺

磁共振设备在到达设计的使用年限后，应对其性能参数、技术指标等进行全面的计量检测。如果图像指标状态良好且稳定，射频功率、中心频率等基础物理指标计量检测达标，可通过加大预防性维护与检测的频率继续使用。对于图像质量关键计量指标或设备基础物理指标偏差较大而无法修复的，应当申请报废。

4 医学计量指标在磁共振图像质量管理中的展望

4.1 逐步建立磁共振设备计量指标的处置参考基线

处置参考基线通常描述的是磁共振设备运行于高性能状态时各项性能参数计量指标值的范围。设备在高性能运行的期间，经过多次计量检测建立设备常态各性能指标运行基线，然后根据各指标波动范围区间决定其检测指标的质量控制处置参考基线[5]。为磁共振设备各物理参数与性能指标建立合适的处置参考基线，对计量指标检测非常必要。检测如果发现性能参数计量指标与处置参考值相差较大，就要进一步分析原因并及时处置。一旦图像质量下降至临床做出负面反馈时才发现问题，那么此前极有可能已经影响影像诊断的准确性，甚至会造成诊断错漏，而基于处置参考基线的质量控制能有效降低这种风险[8]。

因生产厂家、设备等级、应用范围等区别，磁共振设备的性能参数计量指标差别较大，其良好状态的性能指标也不尽相同。处置参考基线的下限适用于不同性能磁共振设备的最低要求。而高性能的磁共振设备，为保证其高端功能运行状态良好，需建立更为严苛的性能指标处置界限[13]。因此质量控制首先要对磁共振设备建立个性化的处置参考基线，并且在更换或维修影响图像信号的零部件后，必须重新测定相关性能指标的处置参考基线。

4.2 逐步建立周期性检测和预防性维护制度

通过计量检测所获取的磁共振设备参数指标仅能代表其在所检时间点的性能状态，而在此时间点之后，形成图像的任何环节受环境影响产生变化，都有可能造成图像质量下降，质控隐患随时存在。对磁共振设备实施预防性检测，能增加发现质控隐患的概率。有效的计量检测并不会消除设备本身的问题，而是在尚未造成严重后果时得以发现问题[14]，让使用者可以合理安排时间处置而不是被迫停机紧急抢修，避免了因设备故障所造成的不良影响。技术员在使用设备过程中，要培养敏锐的观察力，能及时发现图像质量下降或设备异常状态，并按维护制度做相应的机动检测和调整，是提高图像质量行之有效的方法[8]。使日常维护与定期维护有机结合，形成规范化作业，逐步建立和完善周期性计量检测与预防性维护制度，有助于明确某些隐性故障，避免造成严重后果[12]。由于磁共振设备集成化程度高，各生产厂家技术不兼容，因此强化保养，做好预防性维护，在一定程度上能减少设备应急维修的概率。定期的计量指标检测与规范的日常维护保养，不仅能保障磁共振图像质量稳定可靠，而且能延长设备的使用寿命。

4.3 技术人员建立计量与质控观念

目前，国内很多医院对磁共振计量认识不足，操作员缺乏相关知识导致磁共振检查图像质量不稳定，影响医学计量的权威性和严肃性[11]。在缺少临床医学工程师岗位配置的情况下，作为磁共振高年资的医师、技师要担当起质控职责，逐步制定标准化方案，规范化培训质控人员梯队[14]。科室要重视医学计量与质控，从而获得医院的支持。作为磁共振操作员，也要建立医学计量观念，将其应用于实际质控工作，确保磁共振设备始终处于良好的工作状态。

4.4 磁共振介入的推广给计量质控带来新的挑战

磁共振介入性操作的图像质量标准尚未完全确定，目前参考常规质控规范。然而评价磁共振介入术中监控的图像质量往往难以采用常规标准。这主要是由于术中监控不仅需要组织解剖结构图，通常还需要其他特征图，例如肿瘤热消融过程中磁共振用于监控人体组织温度分布情况。而温度分布图很难以常规磁共振图像质量标准来评价[15]。目前磁共振测温质控通常以电子温度计为检测核心，通过独立的电子温度计测值与磁共振测量温度值相比较，计量偏差控制在±5℃范围内[16]。这些质控方法与精度要求实际上与计量检测仍有距离，存在一定的提升空间。因此未来需要开发专用的测试模体，才能全面检测磁共振介入性操作相关的功能与定量指标的计量精度，方能确保磁共振介入性治疗的精准与高效。

5 总结

综上所述，通过开展医学计量检测，建立和完善磁共振图像质量管理体系，确保磁共振设备运行状态良好，是长期的任务。不仅需要得到政策的支持，还要经过人才培养、团队建设、技术更新，才能逐步建立并完善适合各自单位情况的计量质控规范。最终达到提高磁共振图像质量、保障磁共振检查安全的目的。目前的常规计量检测工作，相对日常磁共振检查来说还是略显繁琐耗时。有部分厂家新设计的机型自带质控测量程序可以使计量检测智能化[17]。对于旧机型，有学者开始研究自动测量技术，将会使计量检测自动化[18-19]。还有学者尝试运用无线局域网管理全院质控，将会推进计量质控的网络化[20]。相信在大家的不懈努力下，推动技术持续进步，磁共振计量质控会变得简便易用并得到广泛普及。