西門子MAGNETOM TRIO MRI的質量控制

劉陽萍，陳曼珊

1. 中山大學附屬第一醫院 設備科，廣東 廣州 510080；2. 廣東省醫學科學院（廣東省人民醫院） 醫學裝備部，廣東 廣州 510080

西門子MAGNETOM TRIO MRI的質量控制

劉陽萍1，陳曼珊2

1. 中山大學附屬第一醫院 設備科，廣東 廣州 510080；2. 廣東省醫學科學院（廣東省人民醫院） 醫學裝備部，廣東 廣州 510080

目的探索核磁共振成像（MRI）的日常質量控制方法。方法通過SIEMENS附帶的模型對MAGNETOM TRIO MRI進行質量控制，其質控項目包括中心頻率的校準和檢測、射頻發射器的增益和衰減、幾何精度和空間分辨率的測量、圖像偽影分析等。結果探索出了保證MRI安全穩定運行、提高圖像質量、規范醫療行為的有效方法。結論嚴格的日常質控可降低MRI的故障發生率，提高其使用率。

MRI；質量控制；射頻線圈；射頻發射器

0 前言

核磁共振成像（MRI）的優勢己經被臨床所認識，應用領域不斷擴大，尤其對軟組織顯示好，如對顱腦顯示有優勢，對肝膽胰脾和盆腔病變顯示也較好[1]。因此，越來越多的醫院已配置或準備配置這一放射學科最先進的醫療設備。然而設備的高成本勢必推高維修成本，那么如何降低MRI的維修成本，提高機器的正常使用率就成為不可避免的問題。本文通過對西門子 MAGNETOM TRIO MRI設備的工作實踐，探討 MRI的日常質控項目，并總結分析保障MRI圖像質量的方式和方法。

1 MRI的質量控制

由于 MRI設備制造商不同，各個生產廠家仍按自己的標準進行檢測和調試。對于 MRI性能參數的穩定性測試及常規性能檢測要形成質量保證通用標準，目前確實有一定的難度。但是 MRI成像的原理及通過軟件、硬件獲取信息的方法是一樣的，使用單位要想獲取準確的、重復的、可靠的信息（主要是圖像形式），可以做許 多具體 的工作[2]。 本文通 過 SIEMENS 設備附 帶的模 型對 MAGNETOM TRIO MRI進行質量控制。質控項目包括 ：中心頻率的校準和檢測、射頻發射器的增益和衰減檢測、幾何精度的測量、空間分辨率的測量、圖像偽影分析5項。

1.1 中心頻率的校準和檢測

此項目在任何成像序列執行之前進行，其重要性在于為MRI系統建立共振頻率。MRI系統的共振頻率是指由拉穆爾公式和靜磁場（B0）所確定的射頻波頻率，也是整個射頻系統的基準工作頻率。對超導型磁體系統來講，隨著超導性能逐漸下降，溫度或機械效應會引起電流強度變化，外部鐵磁性物質變化也會引起勻場線圈磁場的改變[3]。

測量方法：使用自旋回波序列掃描均勻球形水模，由預掃描得到中心頻譜并紀錄中心頻率。驗收測試時記錄的中心頻率可作為將來質量控制的基準[4]。

合格標準 ：超導磁體在安裝后的 1～2 月內可能會出現較大的中心頻率漂移，穩定后中心頻率漂移每天應＜ 0.25 ppm/d。如果變化速度較大，則應聯系 MRI系統制造商加以分析和修正。

1.2 射頻發射器的增益和衰減

在 MRI系統中，射頻場（B1）是在射頻控制系統的作用下由射頻線圈以射頻脈沖的形式發出的。射頻發射器的增益或衰減測量是系統一項有用的檢測，在每一次預掃描時進行測量，并不需要占用額外的掃描時間。共振頻率建立后，系統通過改變發射器的增益或衰減來采集多組信號以便應用適當反轉角進行成像。射頻翻轉角是射頻系統的重要性能指標之一，因而也是質量保證所要測試的主要指標。如果 MRI系統射頻發射器增益或衰減發生異常波動，表明在射頻鏈上存在著問題，應該向醫學物理師報告以便及時聯系 MRI系統的制造商加以分析和修正。

1.3 幾何精度和線性測量

幾何精度用于描述 MRI圖像幾何變形的程度。影響圖像幾何變形的主要因素包括梯度磁場非線性和主磁場不均勻性。所以成像應盡量在等中心點處進行掃描，偏離等中心點處的主磁場會愈加不均勻。驗收測試應評估圖像的幾何精度。梯度補償、主動或被動勻場的不正確調節，或者磁體腔內遺留鐵磁性物體，如硬幣、針頭、發夾等，均可引起 B0場強的不均勻。在實際測量中如果通過減小接受器帶寬來提高掃描裝置的信噪比（SNR），這會導致 B0的不均勻性，在圖像中就表現為較大的空間變形[5]。

幾何精度的測量必須使用專用水模，通過相關序列來獲取與圖像相應的幾何變形程度GD。GD=（實際尺寸-觀察尺寸/實際尺寸）×100%。一般情況下，當用 25 cm 以上的 FOV 進行測量時，幾何變形程度＜ 5% 就可以接受。如果 GD 值＞ 5%，則應聯系MRI系統制造商加以分析和修正。圖像定位結果，見圖 1～2。

圖1 關閉梯度交換進行MRI圖像定位

圖2 用體模進行MRI圖像定位

1.4 空間分辨率的測量

空間分辨率的影響因素主要有FOV、數據采集矩陣、圖像重建時使用的濾波器等[6]。較差的渦流補償、梯度校準不當的幾何變形，B0不均勻性和較小的采集帶寬等，這些原因均可引起空間分辨率的變化。

通常 MRI系統的質量保證測試是根據測試物體（體模）的圖像進行目測，評價圖像的空間分辨率不能超過由 FOV 和矩陣大小所確定的分辨率極限。用于直觀評估空間分辨率的體模為數組狀，體模橫截面的信號產生面為圓形或矩形。空間分辨率的圖像評價用目測法，主要是觀察圖像中可分辨的最小體模信號單元陣列的尺寸（mm）表示或線對表示。如果發現空間分辨率變化較大應及時聯系 MRI系統制造商來分析、尋找原因。

1.5 圖像偽影分析

MRI 日常質控模體常見的偽影包括以下幾種[7]：

模體表現為沿著相位編碼方向移動的低信號強度的結構影像，可能是由RF放大器連接不當，正交相位探測不當造成的。

模體表現為異常高或低信號強度的線狀影，可能是由于聚相位脈沖對層面激勵的不完全、射頻干擾等造成的。

模體上表現為背景很亮很光滑的圖像，可能是由于信號采集過程中出現接收器飽和或電子組件功能失常造成的。

2 MRI系統性能的評估

MRI系統性能的評估是非常必要的，因為設備在使用中發生大的維修，如更換或修理梯度放大器、梯度線圈、磁體、RF放大器、數字轉換器線路板、信號處理器線路板等都要進行MRI系統整體性能的檢測、評估。此項檢測通常由使用單位的工程師配合設備制造商共同來完成。檢測、評估的主要內容包括：磁場均勻度、層面位置精度、層厚的精度、射頻線圈、層間射頻干擾。

2.1 磁場均勻度

磁場均勻度（Field Homogeneity）是指在一定測量體積中主磁場強度的變化幅度（表 1～2）。磁場均勻度是影響圖像質量的重要指標之一。不均勻的磁場將造成圖像變形，如信號不均勻及不均勻脂肪壓制等圖像偽影。通常采用頻譜法，在磁體中心放置一個均勻的球形模體，要具有與廠商所要求的均勻度、性能、規格相似的球形容積直徑。

使用預掃描或磁共振波譜預掃描功能得到中心頻譜，測 量 中 心 頻 峰 的 半 高 全 寬（Full Width at Half Maximum，FWHM）。FWHM（ppm）決定了體模容積內的不均勻性，對于超導磁體直徑為 30～40 cm 的球形容積的均勻度值通常約為 2 ppm。

表1 磁場均勻度檢查表

表2 磁場均勻度質控數值表

2.2 層厚

層厚取決于射頻的帶寬和層面選擇梯度場強。層越厚，激發的質子數量越多，信號越強，圖像的信噪比越高。但層越厚，采樣體積增大，容易造成組織結構重迭，易產生部分容積效應。層越薄，空間分辨力越高，而信噪比降低。掃描時要根據解剖部位及病變大小來決定掃描層厚。

2.3 層面位置

層面位置是指層面輪廓線FWHM中點的絕對位置。層面位置是由外部定位設備，如激光定位燈或內部層間距共同決定的。層面位置的影響因素主要有定位設施的準確性、梯度場均勻性、RF場均勻性、選層脈沖的非共面性和靜磁場的均勻性等。所有測量均應沿磁場物理中心或成像平面中心的聯機方向進行。對層面位置測量精度的要求為 ±2 mm（采用外部定位標記）。

2.4 層面系數

層面系數的大小取決于層間距和層面厚度，層面系數=層間距 /層面厚度 ×100%。層面系數與層間距成正比，而與層面厚度成反比。當層面厚度固定時，層間距越大，層面系數越大。當層間距固定時，層面厚度越厚，層面系數越小。層面系數小時，相鄰層面之間會產生干擾。

2.5 射頻線圈的檢測

射頻線圈的主要指標包括：SNR、靈敏度、射頻場均勻性、質量因子、填充因子有效范圍。

在射頻線圈檢測中選擇模體，對于頭線圈模體可為球形或正圓柱體；對于全身成像它應該是正圓柱體。對于容積線圈，要進行圖像均勻性、SNR、偽影信號百分比3項測量。這 3個參數可用來評價線圈的性能及追蹤射頻RF線圈的性能變化。

SNR、圖像均勻性和偽影信號百分比的確定，都可以從一幅圖像上獲得。對于容積線圈，這幅圖像應位于線圈中心，并于線圈長軸垂直；對于表面線圈應根據模體和特定RF線圈所進行的臨床研究類型來確定它的適當位置和方向。

2.6 影像均勻性

影像均勻性 (U ∑ )是指當被成像物體具有均勻的 MR 特性時 , MR 成像系統在掃描整個體積過程中產生一個常量信號響應的能力。評價指標 U ∑≥ 80 %。

2.7 射頻能量吸收率

在高磁場掃描前要估計射頻能量吸收率（SAR），SAR和傳感器線圈信號參考表，見表3。磁共振射頻能量部分被人體吸收，達到一定的量時常導致人體局部的熱損傷。SAR 與主磁場場強（B0）的平方成正比，即 SAR ∝ B0。對于 3.0T 磁共振的 SAR 值較 1.0T 磁共振高 9 倍，高磁場的引起的熱損傷較低磁場發生的機會要高并且要嚴重得多。因此，在高磁場中有相關的防護程序，當 SAR 高于所規定的閾值時，就停止掃描，避免人體熱損傷。

表3 SAR和傳感器線圈信號參考表

3 結論

MRI的安全穩定質量保證是MRI得以廣泛開展工作的前提，工作過人員應嚴格按照操作規程操作儀器，并對檢測項目進行質量控制，保證圖像質量與機器的穩定性。希望本文質量控制心得能促進大家對MRI質量控制的認識，形成科學的標準化管理體系，使放射學科的這一利器能發揮其巨大的臨床效用和社會效益。

[1] 鄧潔．核磁共振成像系統的質量保證與質量控制[J]．中國醫療設備,2011,26(7):13-20．

[2] 燕樹林．醫學影像技術學術語詳解[M]．北京:人民軍醫出版社,2010．

[3] 湯黎明,張超．磁共振質量控制參數及方法的探討[C]．2009中華醫學會影像技術分會第17次全國學術大會論文集．

[4] 倪萍,趙明,陳自謙．MRI磁體技術的發展歷程及展望[J]．中國醫療設備,2013,28(10):6-10．

[5] 高能所研制成功1．5T核磁共振成像超導磁體[J]．現代科學儀器,2010,(2):175-189．

[6] 譚裴．磁共振成像中的運動偽影消除方法研究[D]．中國科學技術大學,2009．

[7] 王鶴．低場磁共振系統中若干技術問題的研究[D]．華東師范大學,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

作者郵箱：13825001568@126．com