核磁共振成像系统日常质量控制方法研究进展
姜楠
首都医科大学附属北京天坛医院 医学工程处，北京 100050
[摘 要]本文分析了核磁共振成像系统日常质量控制的各方面及相关致系统不稳定的因素，同时介绍了核磁共振成像质量控制相关对策，以保障临床核磁共振成像系统的稳定性，提高数据准确性，为临床疾病诊断及治疗方案选择提供保证。
[关键词]核磁共振成像；质量控制；放射科；医疗设备
核磁共振成像系统主要由梯度磁场和主磁场及交变磁场、中心控制计算机所组成。建立有效质量控制及保证方案可维持及保证设备的成像质量和精度及稳定性，从而获取最佳图像质量，为临床疾病诊断提供有力依据，并且对系统的安全使用具有十分重要的意义。西方国家将质量保证纳入国家法律要求，如美国则于2008年要求所有医疗影像服务机构需严格按照联邦医疗保险医师标准执行收费，同时还须经指定的第三方认证机构评审及认证，从而可保证系统成像的质量[1]。本次研究就核磁共振成像系统的相关问题进行分析，并提出相关措施以保障核磁共振成像系统的稳定性及安全性。
1 成像系统的不稳定性
造成核磁共振成像系统不稳定的相关环节主要有如下几方面：
1.1 静磁场环节
静磁场所提供的系统共振频率实际上也是射频系统基准工作频率。如局部磁场均匀性出现下降，则其将致信号依照T2*衰弱。当磁场中心频率出现偏移且移至接收线圈的带宽范围外，其将降低系统敏感性[2]。此外，如其于像素内所产生的共振频率发生漂移则极易导致平面内区域性信号出现高低不均的情况。静磁场于选择方向上产生几何变形造成信号干扰，最终形成二维成像[3]。但静磁场不均匀还会影响脂肪信号机水饱和射频信号的效率。
1.2 射频环节
射频环节包含发射线圈、接受线圈；当射频发射器出现增益或衰减时，其所产生的波动将会对偏转角产生影响[4]。如射频线圈中心频率出现漂移或线圈不均匀且未及时优化则将会导致信噪比损失。如功率放大器发射故障，则噪声水平将出现提升。
1.3 梯度环节
梯度不准确将会导致图像出现几何变形。造成梯度不准确的因素主要为主动或被动匀场，梯度补偿的错误调节，及梯度场非线性等因素[5]。局部磁场出现不均匀，其将降低空间位置性的信噪比。
2 核磁共振成像系统日常质量控制
目前主要是通过扫描模体来监测核磁共振成像系统的性能，从而达到日常质量控制。通过日常质量控制则可发现系统物理环节中所存在的不稳定性[6]。设备技术人员可每日通过操作扫描仪来实施观测，并重复性使用同一模体体积序列，从而可对图像质量进行定量分析。目前日常质量控制环节主要为：静磁场稳定性、信噪比及伪影审查，但模体形状及内容物对该环节也会产生影响。美国放射学院推荐使用由玻璃、丙烯酸酯塑料及硅胶等非磁性物质构建的圆柱状模体，于模体中充满氯化镍及氯化钠溶液，于模体内部放置分辨率测试条和低对比度圆盘及三角楔形等[7]。
2.1 静磁场稳定性
随着时间的变化，磁场稳定性及局部磁场会随之而发生漂移，长期观察及记录正常的运转中心磁场频率时，可观察到磁场稳步减弱情况[8]。但中心频率变化及磁场本身局部的不均匀变化是在一定范围内的，所以测量中心频率的方法十分关键。在使用成像模型过程中，部分地区会受磁化出现附加磁场，从而使水信号尖峰变得扭曲、变形，最终对中心频率测定产生影响。
2.2 信噪比
在检测信噪比时需使用信号较为均匀的区域，从而可有效避免模型磁化所产生的磁场波动及射频信号不均匀性而引起空间变化[9]。模体中所使用溶液的生物电导性，如与人体组织不匹配，则极易导致线圈负载发生变化。所以在选择模体时，需选择覆盖线圈可见区域85%以上。目前临床主要采用头部线圈，与其他线圈相比较覆盖的均匀。当确定使用序列的参数时则不需再次修改，这主要是参数会对信噪比的检测产生影响。此外，回波时间应避免使用最小化，这主要是因该参数将会随着硬件及软件的变化而发生变化。核磁信号噪声实际上是随机的，但事实上，实际工作中由于发生系统误差等情况而导致发生背景噪声。此外，核磁信号中，我们进行图像重建的过程中将会使用相位信号，但这些信号将会于图像背景中发生空间移位而产生所谓的“鬼影”。
在进行信号分析过程中，比如s为图像中均匀信号平均值，而σ为背景区域标准方差，信噪比
在对一块背景区域进行噪声评估时会较为理想，但实际上这种方法也存在一定系统误差，从而导致评估误差[11]。但如受条件等因素限制且不能摄取到多幅图像，此时可选择背景区域用于噪声评估。
2.3 伪影审查
由于产生伪影的原因较多且其表现形式也具有多样性，所以根据其来源可将其划分为：① 与静磁场相关，因静磁场出现不均及局部磁场化所产生；② 与射频相关，外围射频信号发射泄露、射频噪声干扰、二维成像时出现层间干扰及射频场出现不均匀等[12]；③ 与梯度相关，涡流补偿不足、梯度场非线性扭曲等均导致伪影产生，且其所产生的伪影极易与静磁场所产生的伪影相互混淆，因此需加以分析、鉴别；④ 与数据采集、重建相关，产生卷摺伪影、数据溢出和截断伪影等；⑤ 与成像对象相关，心脏波动和呼吸运动及血管搏动等生理现象所致伪影。一般情况下，伪影是系统硬件发生故障的主要表现，因此，对于任何环节所产生的伪影均需引起重视，并将相关情况上报给设备科人员以及时维护。
3 系统验收测试
对于医院来说，医学物理师一般会参与到医院的购买决策及施工策划等环节。当医院决定够买设备时需由医院物理师对设备的规格及合同等方面进行主导和考虑，需对临床实践的实际情况进行重点考察，从而来决定设备的选取[13]。待设备选择完成后，施工阶段则需做好相关磁场屏蔽及射频屏蔽工作，以保证设备正常运行而不受干扰。射频屏蔽测试可选择在扫描仪安装前进行，而磁场屏蔽测试需标记出五高斯线及边际磁场图。在对综合系统进行检查时，需对扫描仪的各个零部件进行认真检查，同时检查其功能。
4 高级应用的质量控制
对于核磁共振成像系统来说，其高级应用主要包括：MRS、功能性核磁共振及核磁共振辅助的介入性治疗等方面，一般在使用之前需做好相关的质量控制[14]。MRS主要提供生物组织中生化功能状态，因此被广泛应用于临床。使用模体来对设备的稳定性及测量值可重复性进行检查，可保证诊断的准确性及可靠性；功能性核磁共振主要使用血氧水平依赖功能性成像，当其处于1.5 T条件下时，其信号变化大约为2.0%～5.0%，对其造成影响的相关因素主要为鬼影伪迹和系统稳定性及信噪比；核磁共振辅助的介入性治疗主要分为核磁共振辅助的伽玛刀治疗与核磁共振辅助的高强度聚焦超声治疗，其中前者对核磁共振扫描仪空间坐标精度具有较高要求，而后者可结合相关设备有效治疗子宫肌瘤。但每次治疗前均需要进行质量控制，并需要使用模仿肌体组织模体，同时还需观察聚焦点温度情况[15]。
5 结论
本次就核磁共振成像系统的各个层面质量控制进行了详细介绍，同时也提出了相关控制措施。由于影像学领域的快速发展，需及时使其丰富完善。但随着技术地快速发展，质量控制及保障也需随之发展，从而保障设备使用的安全性[16-17]。但本次研究中未对人员控制及操作规范等进行研究，因此未得出更好的结论，为更好地控制设备使用质量，尚需进一步深入研究。
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Research on Routine Quality Control of Nuclear Magnetic Resonance Imaging Methods
Abstract：This paper analyzed various aspects of routine quality control of nuclear magnetic resonance imaging (NMRI) system and pointed out factors related to the instability of the system.The paper also introduced policies related to quality control of nuclear magnetic resonance imaging so as to ensure the clinical stability of NMRI system,to improve data accuracy,and to provide guarantees for clinical diagnosis accuracy and appropriate selection of treatment plans.
Key words：magnetic resonance imaging;quality control;department of radiology;medical equipment
JIANG Nan
Department of Medical Engineering,Beijing Tiantan Hospital,Capital Medical University,Beijing 100050,China
[中图分类号]R197.39
[文献标志码]A
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2016.04.020
[文章编号]1674-1633(2016)04-0085-02
收稿日期：2015-06-12