磁共振成像設(shè)備低對(duì)比度分辨力影響因素的分析研究

聯(lián)勤保障部隊(duì)第900醫(yī)院（原南京軍區(qū)福州總醫(yī)院）放射診斷科，福建福州350025

引言

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技術(shù)自發(fā)明以來(lái)對(duì)影像醫(yī)學(xué)產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用，如今已成為現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)中最主要的診斷方法之一[1]，MRI設(shè)備也因此得到了迅速?gòu)V泛的普及，在享受新技術(shù)帶來(lái)的便捷及效益的同時(shí)，影像醫(yī)學(xué)對(duì)MRI系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性也有了更嚴(yán)格的要求[2]。在臨床應(yīng)用中，先進(jìn)的磁共振設(shè)備并不與高質(zhì)量的成像劃等號(hào)，設(shè)備硬件與系統(tǒng)軟件的微小缺陷都能對(duì)成像質(zhì)量造成影響，所以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)性能狀態(tài)的周期監(jiān)測(cè)便顯得尤為重要，而我們通常是以檢測(cè)圖像質(zhì)量參數(shù)的方法來(lái)達(dá)成該目的[3]。有序的周期性質(zhì)量控制不但能夠采集系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，還有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提高設(shè)備使用安全性[4]。低對(duì)比度分辨力作為其中一項(xiàng)基本指標(biāo)，反映的是在結(jié)構(gòu)物與背景間對(duì)比度較低的條件下，磁共振系統(tǒng)分辨掃描對(duì)象中信號(hào)大小相近物體的能力，即成像設(shè)備的靈敏度[5]。臨床中某些早期病變組織與正常組織的馳豫時(shí)間相仿，低對(duì)比度分辨力越高則越能在圖像上顯現(xiàn)出它們的差異，對(duì)于相關(guān)疾病的早期診斷具有極大的便利[6]。

由于各大醫(yī)療機(jī)構(gòu)所配備的MRI質(zhì)量控制檢測(cè)體模有所不同，目前并無(wú)一套完整通用的專用性能體模測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)[7]，本文則是使用基于美國(guó)放射學(xué)會(huì)技術(shù)原則的ACR體模進(jìn)行低對(duì)比度分辨力的檢測(cè)，針對(duì)近期院內(nèi)磁共振設(shè)備低對(duì)比度分辨力檢測(cè)結(jié)果較差的情況，分析能夠?qū)ζ湓斐捎绊懙囊蛩夭⒄归_(kāi)研究與討論，為日后建立周期性圖像質(zhì)控檢測(cè)的基準(zhǔn)和漂移程度曲線提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備與參數(shù)

本文使用ACR磁共振性能測(cè)試體模作為受檢體模，掃描采用自旋回波成像脈沖序列（Spin-Echo，SE），具體檢測(cè)參數(shù)為：TR=500ms；TE=20ms；FOV=25cm×25cm；MATRIX=256×256；激勵(lì)次數(shù)=1；掃描層厚=5mm；接收帶寬=156 Hz/pixel[8]。

1.2 常規(guī)檢測(cè)流程

低對(duì)比度分辨力檢測(cè)模塊在層面圖像上是以10組不同尺寸的圓列圍繞成圓的方式所呈現(xiàn)的，每組圓列包含了直徑相同的3個(gè)小圓（圖1）。將體模正確擺位并進(jìn)行掃描信息登記及參數(shù)設(shè)置，完成二次定位后即開(kāi)始掃描，可得到11幅質(zhì)量控制圖像，其中低對(duì)比度分辨力的檢測(cè)在第8～11層面上進(jìn)行，具體過(guò)程如下：①分別顯示第8～11層掃描層面圖像；②適當(dāng)調(diào)節(jié)窗寬窗位使得低對(duì)比度模塊可視化程度達(dá)到最佳（圖2）；③辨別4個(gè)層面內(nèi)圓列的顯示組數(shù)，若在9、10、11層所有圓列均顯示清晰，則將第8層用作檢測(cè)；若在8、9、10層不能顯示清楚，則應(yīng)將第11層用作檢測(cè)；④在待檢測(cè)層面上觀察，判斷能夠區(qū)分于背景的圓列組：僅當(dāng)某組圓列上3個(gè)小圓均能清晰識(shí)別出時(shí)認(rèn)為其可辨[9]。以半徑最大的圓列為首，順時(shí)針計(jì)數(shù)能分辨的完整圓列數(shù)，將該值作為這次檢測(cè)的低對(duì)比度分辨力值并記錄。

圖1 低對(duì)比度分辨力模塊

圖2 最佳可視化效果

為了使檢測(cè)結(jié)果更加精確并能夠更好地建立完善的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)界限，以便開(kāi)展周期性質(zhì)量控制，我們通過(guò)查閱文獻(xiàn)及資料列出了以下可能影響系統(tǒng)低對(duì)比度分辨力的因素[10]：①體模中心位置的偏移；②層面定位的準(zhǔn)確性；③采集矩陣的大小；④設(shè)備靜磁場(chǎng)強(qiáng)度；⑤濾波；⑥偽影，并進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果并在后續(xù)展開(kāi)討論。

2 結(jié)果

2.1 層面定位的準(zhǔn)確性

在矢狀位上定軸位時(shí)，要求從模體最下端45°楔形邊相交的頂點(diǎn)開(kāi)始，到最上端45°楔形邊相交的頂點(diǎn)結(jié)束，按照規(guī)定掃描11層[11]。當(dāng)定位線偏移了層面位置時(shí)（圖3），顯示的檢測(cè)模塊中可辨別的圓列將會(huì)減少，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致部分采集層面錯(cuò)開(kāi)，造成圖像上模塊缺失而無(wú)法檢測(cè)（圖4）。

圖3 層面定位不準(zhǔn)確

圖4 檢測(cè)模塊缺失

2.2 采集矩陣的大小

分別使用 128×128，256×256，512×512 的采集矩陣進(jìn)行掃描，獲取低對(duì)比度分辨力圖像（圖5）。隨著采集矩陣的增大，信噪比降低[12]，可顯示的圓列減少，即低對(duì)比度分辨力降低。

圖5 采用不同矩陣的檢測(cè)結(jié)果

2.3 設(shè)備靜磁場(chǎng)強(qiáng)度

在其他條件不變的情況下，分別在兩臺(tái)場(chǎng)強(qiáng)不同的設(shè)備上進(jìn)行低對(duì)比度分辨力的掃描，結(jié)果如圖6所示，而表1則顯示了最近10次掃描結(jié)果的均值。

圖6 兩臺(tái)磁共振設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果

表1 兩臺(tái)磁共振設(shè)備檢測(cè)結(jié)果

2.4 濾波

掃描時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)化濾波可降低近線圈區(qū)域的亮度而提高遠(yuǎn)線圈區(qū)域的亮度，但會(huì)降低圖像的對(duì)比度，增加噪聲。從對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果（圖7）中發(fā)現(xiàn)，在相同窗寬窗位值時(shí)添加了濾波的圖像已無(wú)法呈現(xiàn)出正常的體模輪廓，而經(jīng)調(diào)節(jié)后檢測(cè)的可辨別的圓列數(shù)也減少了1～2組，由此可認(rèn)為低對(duì)比度分辨力有一定程度的降低。

圖7 使用標(biāo)準(zhǔn)化濾波前后結(jié)果對(duì)比

2.5 偽影

體模中可能存在的氣泡會(huì)以小斑點(diǎn)的形式出現(xiàn)在質(zhì)控圖像上，這種相似的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)低對(duì)比度分辨力模塊中圓列產(chǎn)生觀測(cè)誤差如圖8所示，而截?cái)鄠斡皠t會(huì)以明暗帶的狀態(tài)顯示在檢測(cè)圖像中[13]，同樣也將影響了半徑較小的部分圓列的檢測(cè)。此外，表2綜合列出了上述對(duì)比實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果。

圖8 小氣泡的影響

3 討論

對(duì)于低對(duì)比度分辨力影響因素的研究與探討，目的是為了在今后的質(zhì)量控制中獲得更加精確和符合標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果。當(dāng)周期性檢測(cè)的值產(chǎn)生異常偏差和波動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)查找原因并進(jìn)行校正性重復(fù)實(shí)驗(yàn)[14]。體模擺位和定位的準(zhǔn)確性是篩查的首要目標(biāo)，除此之外，計(jì)量檢測(cè)文獻(xiàn)中表明，在相同的掃描條件下，低對(duì)比度分辨力與區(qū)域成像信號(hào)強(qiáng)度成正比，與該區(qū)域噪聲成反比[15]，而本文中的其余各類因素均是在此基礎(chǔ)上對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生了影響。

關(guān)于校正的方法，在利用水平儀將豎直和水平方向保持在中心的前提下，可依據(jù)例如定位燈、塑料尺等參照物的位置信息，或在頭線圈中輔以填充物穩(wěn)定體模，盡量使頭-足方向不產(chǎn)生偏移，并在矢狀位上對(duì)橫斷面進(jìn)行定位，務(wù)必確保設(shè)置的定位線與要求層面一致，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性[16]。在掃描之前應(yīng)將擺位好的體模靜置5 min以上，極力避免因晃動(dòng)引起的內(nèi)部溶液產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)偽影對(duì)成像質(zhì)量造成的影響，同時(shí)也能夠大幅度減少小氣泡的數(shù)量[17]。當(dāng)其他類型的偽影出現(xiàn)時(shí)，需查明其產(chǎn)生的原因并及時(shí)處理[18]，以免影響到科室日常工作。

表2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

4 結(jié)論

低對(duì)比度分辨力的檢測(cè)是為了評(píng)估圖像中低對(duì)比度物體的可辨別程度，能對(duì)其造成影響的原因有很多，本文僅對(duì)其中的幾項(xiàng)常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了粗淺的研究與討論，深層次的內(nèi)容則有待進(jìn)一步的探索和發(fā)現(xiàn)。通過(guò)熟知這些影響因素可以愈加規(guī)范地開(kāi)展質(zhì)量控制工作，從而得到符合實(shí)際的結(jié)果。雖說(shuō)現(xiàn)有的體模檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)可提供參考和對(duì)比，但由于每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行性能和保養(yǎng)狀態(tài)不同，最好依據(jù)長(zhǎng)期檢測(cè)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)建立獨(dú)立的基準(zhǔn)和誤差線[19]，做到專機(jī)專用，為日后質(zhì)量控制檢測(cè)的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化打下理論基礎(chǔ)，也給磁共振成像設(shè)備高效穩(wěn)定運(yùn)行提供一份保障。