专论

专论——磁共振成像设备的质量控制与质量管理

编者按:随着科技的不断发展,越来越多的高、精、尖医学影像设备不断用于诊断和治疗,在医疗活动中发挥的作用也越来越重要。磁共振成像设备作为医院诊疗设备的主体组成部分,其性能的合格和质量关乎患者疾病的正确诊断与对症治疗,关系到人们的身体健康和生命安全。为了提高医疗质量,保证设备数据的准确、可靠及良好的运行状态,降低医疗风险,保证医疗安全,就需要加强磁共振成像设备的规范管理,即对设备的质量控制和质量保证提出了要求。质量控制与质量管理是保障影像设备参数准确、运行可靠的重要技术手段。通过质量控制和质量管理,保证设备始终处于安全良好运行状态,保证其在诊疗中的可靠性与精确性,对于规避医疗风险、保障医疗安全、提高医疗质量有着重大的意义。

本期推出“磁共振成像设备的质量管理与质量控制”专题,介绍了磁共振成像设备的质量控制与质量管理等内容,具有极强的针对性、实用性和可操作性,是开展磁共振成像设备质量控制工作的工具,对于保证医疗设备安全,提高医疗质量具有极大的推动作用。

栏目主编:陈自谦

陈自谦,主任医师、教授、博士研究生导师、博士后指导导师。现任中国人民解放军福州总医院医学影像中心主任,《功能与分子医学影像学(电子版)》主编、《中国CT和MRI杂志》副主编。现兼任中国研究型医院学会放射学专业委员会副主任委员、全军分子影像与核医学会副主任委员、全军放射诊断设备质量安全控制专业委员会副主任委员、南京军区放射学会主任委员、中央军委保健委员会会诊专家、福建省医学会第六届理事会理事、福建省放射学会副主任委员、福建省中西医结合影像学会副主任委员、中国医师协会放射学分会委员、国家自然科学基金网评专家、国家科技奖励评审专家;第二军医大学、厦门大学、福建医科大学等8所大学教授,硕士和博士研究生导师;《中华放射学杂志》《临床放射学杂志》《实用放射学杂志》等杂志编委和常务编委。以第一和通讯作者在国内外核心期刊发表论文250余篇,其中SCI收录30余篇,主编著作9部,以主要完成人获福建省科技进步一等奖1项,军队和省部级科技进步二等奖5项,三等奖10余项。承担国家、全军及省部级重大科研课题数10余项。2014年被评为第六届全国优秀科技工作者,2015年荣立南京军区个人二等功,2016年享受国务院政府津贴。

大型医学影像设备质量控制与质量管理的现状与思考

陈自谦

解放军福州总医院 医学影像中心,福建 福州 350025

[摘 要]本文主要介绍了DR、CT、MR、DSA及PET/CT等大型医学影像设备国内外质量控制检测标准及检测指标,阐述了质量控制与质量管理在大型医学影像设备日常运行及管理中的作用与价值。同时分析了目前大型影像设备质量控制与质量管理中存在的主要问题并针对这些问题提出了相应的对策。希望通过质量控制和质量管理,确保大型影像设备安全良好运行,参数准确可靠,从而保证精准诊疗,确保医疗安全。

[关键词]DR;CT;MR;DSA;PET-CT;质量控制;质量管理

 

引言

随着医学影像设备的不断发展,从早期的屏/胶结构摄影,到计算机X线摄影(Computed Radiography,CR)、数字化 X 线摄影(Digital Radiography,DR)的出现,以及现在磁共振成像系统(Magnetic Resonance Imaging,MRI)、 计算机断层成像系统(Computed Tomography,CT)、正电子发射断层成像系统(Positron Emission Tomography and Computed Tomography,PET/CT)和正电子发射断层成像和磁共振成像(Positron Emission Tomography and Magnetic Resonance,PET/MR)等无创高端影像设备的应用,影像医学有了革命性进步,解决了医学领域许多重大课题和难题[1-5]。随着大型影像设备数量的增加,其功能也逐渐多样化,如CT灌注成像、PET/CT成像标准化摄取值(Standardized Uptake Values,SUV)的测量、磁共振波谱成像、扩散加权成像、灌注成像和血氧水平依赖脑功能成像等,这些高端应用可为临床提供更精准的诊断,从而达到精准治疗的目的[6-11]。高端设备是不是一定有高质量的图像?答案是否定的。为了得到科学准确可靠的数据和优质的图像,必须对成像系统进行质量控制与质量管理。通过质量控制与质量管理,可确保影像设备参数准确与安全良好运行,对于规避医疗风险、保障医疗安全、提高医疗质量有重要意义。

1 质量控制与质量管理的概念

大型影像设备质量控制与质量管理是指在设备的选购、安装、调试、运行的整个过程中严格按照要求进行规范化作业,使设备各项指标和参数符合规定标准的技术要求,处于安全、准确、有效的工作状态,最优化地发挥设备的各种性能,为诊断疾病提供优质图像的系统措施。质量控制是质量保证的技术要求,包含好的设备、好的安装调试、合适的验收方案、设备基准性能指标的建立、定期分级检测,及时检测到系统的漂移,并能更正漂移。质量保证包含管理和技术两方面内容,两者的结合才能提供良好的服务。质量管理要求成像过程每个方案都是合理的,图像能满足质量要求和图像的合理解释,能降低带给病人的风险和不方便,降低医院的成本。

2 大型影像设备质量控制相关检测标准及常规质量控制检测指标

2.1 DR质量控制检测标准及常规质控检测指标

国际上比较通用的经典X线设备的检测规范是由美国医学物理师协会(American Association of Physicists in Medicine,AAPM)提出的质控检测的系列标准[12]。该标准规定了经典X射线设备质量控制的规范要求和标准,并列出图像均匀度、暗噪声、曝光校准、线性度、噪声、密度分辨率等参数的检测及标准。针对DR的质控,AAPM TG151对其进行了进一步的讨论,主要提出了DR的质控是一个持续的工作,并要求进行DR废片分析,并标准化了造成废片的原因;另外提出伪影的识别,通过这些质控达到提高质量的目的[13]

国内标准包括:中华人民共和国卫生行业标准,医用常规X射线诊断设备质量控制检测规范[14],WS 76-2017,由中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会发布,2017年4月10日发布,2017年10月1日实施;中华人民共和国卫生行业标准,医用数字X射线摄影(DR)系统质量控制检测规范[15],WS 521-2017,中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会发布,2017年4月10日发布,2017年10月1日实施;中华人民共和国卫生行业标准,乳腺数字X射线摄影系统质量控制检测规范[16],WS 522-2017,由中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会发布,2017年4月10日发布,2017年10月1日实施,该标准规定了并适用于乳腺数字X射线摄影系统质量控制检测要求、检测项目和方法。这些标准规定了CR及DR系统质量控制检测要求、检测项目和方法。

DR是目前在影像诊断中广泛应用的X线成像设备,其摄影简便易行,分辨率高,后处理灵活多样且数字化图像存储调阅方便快捷,已逐渐取代了普通X线机。由于DR比普通X线机多出了平板探测器和后处理数字化部分,所以影像质量不仅取决于X线机性能,也取决于数字化部分性能。根据中华人民共和国卫生行业标准WS 76-2017与WS 521-2017将DR的质量检测分为两部分,即辐射源质量检测和成像质量检测,其辐射源质量检测主要检测DR的管电压准确性、管电压重复性、曝光时间准确性、辐射输出重复性及半价层等参数,而成像质量检测主要通过DR的成像来检测空间分辨力、低对比度分辨力、可见灰度级等参数[17-19]

2.2 C T质量控制检测标准及常规质控检测指标

CT质量控制检测标准目前国际上比较通用是由美国放射学院(American College of Radiology,ACR)提出的标准,该标准分为三部分:放射医师篇、放射技师篇和医学物理师篇。该标准主要列出了CT质量控制的规范要求和标准,列出了床运动精度、射线束宽度、空间分辨率、密度分辨率、CT值准确性、伪影评估、CT值均匀性、辐射剂量、水的CT值、CT值的线性、激光定位灯的准确度等检测方法及标准[20]。AAPM也规定了CT设备质量控制检测方法与规范[21],以及美国电气制造业协会(National Electrical Manufacturers Association,NEMA)标准等。国内标准包括[22-24]:中华人民共和国国家标准,《X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范》(GB 17589-2011)由中华人民共和国卫生部和中国国家标准化管理委员会发布,2011年12月30日发布,2012年5月1日实施;2007年《GB 9706.18-2006/IEC 60601-2-44:2002医用电气设备(第2部分):X射线计算机体层摄影设备安全专用要求》和2008年《JJG 1026-2007医用诊断螺旋计算机断层摄影装置(CT)X射线辐射源检定规程》等。

根据ACR及国内提出的CT质控检测的系列标准,主要需要对CT的层厚、CT值、定位光精度、噪声、空间分辨率、密度分辨率和均匀性等参数进行检测。

2.3 MR质量控制检测标准及常规质控检测指标

目前国际上比较通用的MRI检测规范是由ACR和AAPM提出的MR质控检测的系列标准,ACR标准规定了MRI设备医学计量规范,检测标准分为三篇:放射医师篇、MR技师篇和医学物理师/MRI技术专家篇[25]。这些资料给我们提供了MRI质量控制的规范要求和标准,并列出了信噪比、图像均匀度、线性度、空间分辨率、密度分辨率和层厚等检测的模体、方法及标准。AAPM也规定了MRI设备医学计量规范,主要参考ACR标准制定的,以及NEMA标准等[26-28]

国内对医用MRI质量控制也制定了部分检测规程,开展部分设备检测等。国内标准包括:中华人民共和国卫生行业标准,《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)该标准由中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所起草,由中华人民共和国卫生部发布,规定了医用MRI设备影像质量检测项目与要求、检测方法和评价方法,适用于永磁体、电磁体和超导磁体医用MRI设备的验收检测和状态检测等;医药行业标准,《医用成像磁共振设备主要图像质量参数的测定》(YY/T 0482-2010),该标准规定了为测定许多主要的医用磁共振设备图像质量参数的测量程序,在该标准中陈述的测量程序适用于在验收试验时进行质量评价,在稳定性试验时进行质量保证,该标准的范围也仅限于测试模具的图像质量特性,而不是对患者的图像;中华人民共和国地方计量技术规范,《医用磁共振成像系统(MRI)检测规范》 (JJF(京)30-2002)该规范由北京市质量技术监督局发布,该规程适用于新安装、使用中和影响成像性能的部件修理后的医用磁共振成像系统的检测,以及国内其他省市制定的关于磁共振检测规范等的中华人民共和国地方计量技术规范[29-35]

根据ACR、AAPM及国内提出的MR质控检测的系列标准,主要需要对MRI系统的共振频率、射频增益、图像信噪比、图像均匀度、线性度、空间分辨率、密度分辨率和层厚等参数进行检测。

2.4 DSA质量控制检测标准及常规质控检测指标

目前国际上DSA设备质量控制检测规范主要有AAPM提出的质控检测的标准,该标准主要规定了DSA成像设备质量控制和质量保证的规范要求,并介绍了空间分辨率、低对比度分辨率、空间均匀度、对比度线性、辐射暴露及减影伪影等参数检测的模体和方法[36]。国内的DSA成像设备质量控制检测标准主要包括:中华人民共和国国家标准,《医用成像部门的评价及例行试验 第3-3部分:数字减影血管造影(DSA)X射线设备成像性能验收试验》(GB /T 19042.3-2005)该标准由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局与中国国家标准化管理委员会发布。标准介绍了DSA设备质量控制检测的模体、检测指标及检测方法[37];中华人民共和国国家计量检定规程,《医用诊断数字减影血管造影(DSA)系统X射线辐射源检定规程》(JJG 1067-2011)由国家质量监督检验检疫总局发布。该规程适用于医用诊断DSA系统X射线辐射源的首次检定、后续检定和使用中检查[38]

根据国内外提出的DSA系统质控检测的系列标准与规程,主要需要对DSA系统的空气比释动能率、辐射输出的质、模拟血管最小尺寸、空间分辨力、低对比度分辨力、对比度线性、减影伪影、X射线管电压及X射线管的焦点等参数进行检测。

2.5 PET/CT质量控制检测标准及常规质控检测指标

目前国际上PET/CT设备质量控制检测规范主要有ACR-AAPM提出的质控检测标准[39-40],该标准主要规定了PET、CT与PET/CT的质量控制检测标准(其中CT部分的质控检测方法与指标同前文CT质控检测)。PET部分的检测指标包括空间分辨率、计数率特性、断层成像灵敏度、图像均匀性、散射分数、衰减校正及SUV的测量。PET/CT的检测指标有图像配准及衰减校正。标准提出PET/CT的质控检测需要分别对CT部分和PET部分进行质控检测,两者一起检测的指标有图像配准和衰减校正。

国际电工委员会(International Electrotechnical Commission, IEC)也规定了PET的质控检测方法与标准[41]。国内的PET/CT成像设备质量控制检测标准主要包括:中华人民共和国国家标准,《放射性核素成像设备性能和试验规则第1部分:正电子发射断层成像装置》(GB/T 18988.1-2013)该标准由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局与中国国家标准化管理委员会发布[42];中华人民共和国医药行业标准,《正电子发射及X射线计算机断层成像系统性能和试验方法》(YY/T 0829-2011)由国家食品药品监督管理局发布[43]

根据国内外提出的PET/CT系统质控检测的系列标准,主要需要对PET/CT系统的PET部分进行空间分辨率、断层成像灵敏度、计数率特性、散射分数和衰减校正等参数进行检测,对PET/CT的CT部分进行的质控检测同前文CT质控检测,对PET/CT进行图像配准和衰减校正检测。

综上所述,国内外均对DR、CT、MR、DSA及PET/CT等大型影像设备的质量控制检测提供了相关的检测标准及检测方法,现将DR、CT、MR、DSA及PET/CT等大型影像设备的质量控制相关检测标准、主要质量控制检测项目列表(表1),以期为同行开展大型影像设备的质量控制检测提供参考。

3 大型影像设备质量控制与质量管理的作用

3.1 质量控制与质量管理是保障大型影像设备安全可靠运行的基础

美国于1990年颁布了著名的《医疗器械安全法令》,并正式建立了医疗器械不良事件监测报告制度,加强医疗设备上市后的质量监督。1992~2002年的10年间,美国FDA共收到40多万份医疗器械不良事件报告,共计6636人死亡。2005年,美国急救医学研究所医学物理专家利用FAD的制造商与用户设备数据库进行了一项长达10年的独立研究,分析了389例MRI相关伤害事件,其中9例死亡中,3例与起搏器故障有关,2例胰岛素泵故障有关,其余4例是由于体内植入物干扰、抛射伤害、发生在驱动MRI系统期间低温窒息事故。389例中70%以上是烫伤,10%抛射伤害,10%是“包括体内植入物失控及其他事故”,还有4%是声损伤,4%与火相关和2%与体内发热相关。这些事件时时警醒我们,一定要确保人员及设备安全,将设备运行的风险降到最低,这对我们也提出了要求。大型医学影像设备安全良好规范运行离不开质量控制与质量管理,尤其是医学影像设备有放射源(X线、CT及PET/CT设备)以及强磁场(如超高场磁共振设备),这些均属于高风险运行设备,需要时刻关注其运行状况,除了观测日常运行环境(如温度、湿度、空气清洁度等),还要密切关注辐射源的安全、机械运动系统安全、强磁场安全、超导的低温系统安全、射频能量相关的安全、患者及工作人员的安全等,从源头降低设备运行风险,确保设备安全良好运行。

表1 DR、CT、MR、DSA及PET/CT的质量控制检测标准及主要质量控制检测项目

3.2 质量控制与质量管理是保障大型影像设备参数准确的技术手段

大型医学影像设备对人体组织进行检测,通过测量人体的体征参数,如人体组织对X线的衰减系数、对放射性核素的吸收值、组织的T1、T2值等,进行进一步分析,从而进行诊疗。若设备失准,就无法准确测得人体体征参数,不能客观反映病情,易造成误诊、漏诊。如果对CT设备长期不进行校准及质控检测,就会造成CT值出现偏差、辐射剂量超标等问题,轻者造成漏误诊,重则超标的辐射剂量可能会危害人的健康和生命[44]。如果对MRI设备不进行校准及定期的质控检测,设备运行过程中因人为因素造成的问题有可能就会被忽视(如孔径中铁磁性金属造成主磁场均匀度变差、图像均匀度降低等问题),这些问题的存在使得MRS谱线失准,测值出现偏差,图像质量低,极易误导诊断。因此通过定期的质量控制检测,可尽早发现并解决问题,确保检查数据可靠、准确。

3.3 质量控制与质量管理是检验新购置的大型医学影像设备质量的技术手段

医院花巨资购置安装新的大型影像设备,作为工程师不但要按照标书内容逐条核对软硬件配置情况,还需要根据国家及行业标准对其进行质量控制检测以评价其性能,从根源杜绝劣质产品入院。如新购置DR设备,在进行验收检测时,需要对其辐射源质量和成像质量进行检测,并需要确认达到标准要求方可验收。新购置的CT设备,需要对其机械性能、影像质量及辐射剂量等性能进行系统的检测且达标方可验收。新购置的MR、DSA、PET/CT的验收也同样需要通过质量控制检测且达标后方可验收,切不可仅采用经验及目视图像而省去对其技术指标的检测。2015年我院对新购置的MR设备进行检测,发现脊柱线圈信噪比低下,经确认后发现该线圈有故障,厂家第一时间对此线圈进行了更换,更换后检测正常。如果仅凭目视,根本无法发现此问题,而正是由于有了质量控制检测,才及时发现问题并得到了解决。

3.4 质量控制与质量管理贯穿于大型影像设备运行寿命周期全过程

大型影像设备从购买、安装、运行、报废整个运行寿命周期全过程离不开质量控制与质量管理。新设备的购置需要对其性能参数技术指标提出要求,安装后需要进行验收检测,达标后方可验收,日常运行中需要定期进行状态检测,大修后需要进行检测,合格方可投入使用,报废时需要检测。设备的验收检测、状态检测、大修后检测及报废检测均需要有检测记录,一方面用于存档,另外也是设备运行的基线,可很好的反映设备整个生命周期的运行状态。

4 大型影像设备质量控制与质量管理中存在的问题及对策

在美国的医院,有专门从事质量控制及质量管理工作的团队,叫医学物理师,在中国叫医学工程师,AAPM就是由顶尖学者组成的学会,其主要工作就是从事质量控制与质量管理工作,检测校准医疗仪器,许多大型高端设备几乎每日一检,如加速器、CT、MRI等。现在检测用的很多体模(如CT、CR、DR、MR)都以获得AAPM或ACR认可而闻名。目前国内关于大型影像设备应用的质量保证与质量控制的研究尚不被重视,存在重使用、轻维护及管理。同时原厂维护存在费用高、不及时、技术封锁等问题,而且无法解决安全和质量控制问题。

(1)国内医院缺乏对大型影像设备质量控制与管理的意识。医学工程科主要从事医疗设备的需求评估、采购、安装、验收、供应、预防性维护、巡检、培训、故障维修和质控检测等,职能大多数定位于采购、维修和供应,对质量控制和质量管理不够重视,缺乏质量控制检测方面的人员。在这种情况下,作为影像设备使用科室的医学影像科,要充分发挥主观能动性,主动进行检测工作。建议国内大中型医学影像科要有专门的质控检测和质量管理工程师,通过定期的质控检测确保设备安全良好运行。

(2)缺乏预防性维护制度。大型医学影像设备,尤其是高档进口设备维修日趋集成化、模块化,技术完全由厂家垄断,因而弱化维修,以预防维修为主将是趋势。我国医院目前的主流趋势是出了故障请厂家前来进行维修,而没有定期巡检及预防性维护制度。定期的巡检及预防性维护会及时发现设备运行中的隐患并及时排除,可大大降低设备的故障率。我院大型影像设备在使用过程中自觉形成定期巡检和预防性维护制度,开机率达99%以上,大大降低了设备的故障,方便了患者的检查。另外,我科有专职工程师定期对设备进行质量控制检测,掌握设备的运行状态,及时发现系统的漂移并进行校正,确保影像设备始终处于安全良好的运行状态。

(3)大型影像设备大修后未经过校准便投入使用。医学影像设备部件的维修和更换会造成技术参数的变化,如CT更换球管、探测器模块、数据接收器会造成测得的CT值发生变化,所以大修后必须进行检测,确认合格后才能投入使用。而目前国内大中型医院病人检查量大,设备修复后即投入使用而忽视了检测,使得参数的变化不能及时发现,这样极易导致误诊。我们的建议是设备大修后一定要进行质控检测,待检测合格后方能投入使用。

总之,大型医学影像设备参数准确与安全良好运行离不开规范的质量控制与质量管理,开展质量控制与质量管理对于规避医疗风险、保障医疗安全、提高医疗质量有重要意义。

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Current State and Consideration of Quality Control and Management in Medical Imaging Equipment

CHEN Ziqian
Medical Image Center, Fuzhou General Hospital of PLA, Fuzhou Fujian 350025, China

Abstract:This study aims to introduce the quality control (QC) test standards of DR, CT, MR, DSA and PET-CT, and elaborate the value of QC test and quality management in medical imaging equipment routine operation. The existing issues about the QC test and management of medical imaging equipment were analyzed and the solutions were proposed. The goal of this study was to ensure the accuracy of test parameters and safety for medical imaging equipment operation.

Keywords:DR; CT; MR; DSA; PET-CT; quality control; quality management

作者邮箱:chenziqianfz@sina.com

本文作者:陈自谦,主任医师,博士生导师,主要研究方向为医学影像学。

基金项目:国家重点研发计划数字诊疗装备研发重点专项子课题(2016YFC0103103);福建省科技计划项目(2016I0010);军区重大课题(14ZX23)。

修回日期:2018-07-31

收稿日期:2018-06-19

[文章编号]1674-1633(2018)10-0001-06

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2018.10.001

[文献标识码]A

[中图分类号]R197.39;R445

本文编辑 王静