MRI 作为重要的医学影像设备，保持其稳定、高效运行是提供可靠诊断信息的前提 ^[1]。原国家卫生部颁布实施的 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》^[2]，以及原国家食品药品监督管理总局颁布实施的YY/T 0482-2010 《医用成像磁共振设备主要图像质量参数的测定》等对 MRI 的计量检定工作提出了明确要求。广东等省份也发布了地方计量检定规程，规范了图像质量部分主要参数的测量与评价。根据图像质量检测使用的不同测试模体，厂商还提供了参考测试方法和评价标准。目前，国内外主流的测试体模分别是美国模体实验室研制的 Magphan SMR170^[2]，Magphan SMR100 体模 ^[3]，符合美国放射协会（American College of Radiology，ACR）技术标准的ACR体模和生产厂商随机配备的测试体模。上述众多文件提供了不同的测试方法和评价标准，但图像质量的检测结果受许多因素影响，如扫描序列、模体选择、人员操作等。基于此，本研究结合医院实际情况，将操作流程和技术参数标准化，制定 1 套医院内部基于计量检定规程的 MRI 图像质量评价方法。

1  测试工具及环境

1.1  测试工具

本研究使用的体模是 Magphan SMR170 测试体模（美国模体实验室），测试体模的定位示意图如图1所示，建议在示意图上标出测试平面（一）（二）（三）（四）^[4]。该体模有 4 个测试平面 ^[5]，分层示意图分别如图 2 所示。为了大尺寸的空间线性测试，可使用体模的测试立方体支撑盘作为测试平面，见图 3。体模内填充的成像溶液为五水硫酸铜和蒸馏水配制的成像溶液（成像溶液的配比为 1 L 蒸馏水 + 2 g 五水硫酸铜 + 3.6 g 氯化钠），呈水硫酸铜浓度为 1 ~ 25 nmol，T₁ 弛豫时间为 40 ~ 860 ms，T₂ 弛豫时间为 38 ~ 625 ms^[6]。本研究使用 Coliy G93 高斯计，测量范围为 10 nT（0.1 mG）至 3 T（30 kG），测量精度为 1%，用于检测磁共振主磁场强度。

图 1 Magphan SMR170 定位示意图

注：（a）是体模测试平面（一）的示意图，该平面提供 4 个感光测定用小瓶，能填充不同弛豫时间的溶液或凝胶。同时，该平面常用于体模位置验证，体模正确摆放时 4 周的 4 条坡道对称分布。通过测量 4 条坡度的长度，可以计算出层厚。（b）是体模测试平面（二）的示意图，该平面用于图像均匀性和信噪比测试。（c）是体模测试平面（三）的示意图，该平面有多组排列线对和圆孔，用于空间分辨力和空间线性的测试。（d）是体模测试平面（四）的示意图，该平面有多组排列的圆孔，用于低对比度分辨力的测试

图 2 Magphan SMR170 模体分层示意图

图 3 测试立方体支撑盘示意图

1.2  检定条件

1.2.1  环境条件

上述测试工具的工作温度范围为 -10 ~ 60℃，综合考虑磁共振工作温度范围为 15 ~ 24℃，湿度范围为 30% ~ 70% Rh，确定测试环境应满足温度为15 ~ 24℃，湿度为 30% ~ 70% Rh。

1.2.2  工具精度要求

对于测试体模，由于尚无相关校准标准，通常应每年同更高一级的计量机构做比对，精度一致方可开展检测工作。对于主磁场检测工具，如高斯计，应每年送计量院进行校准，并确保检测时其校准证书处于有效期内。

2  方法

2.1  图像质量测试

将测试体模水平放置在头线圈内位于磁体等中心位置，模体的中心与射频线圈的中心近似重合。选择扫描参数，对模体的各测试平面扫描成像，扫描参数见表 2。

表 2 扫描参数

2.1.1  信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）

如图 4 所示，SNR 测量方法结合了 1 幅图像测量方法和 2 幅图像测量方法，能同时得到两组共 4 个SNR 值。选择扫描序列和扫描参数对模体的测试平面（二）进行扫描得到第 1 幅均匀模体图像。扫描结束后，间隔至少 5 min，不做任何系统的调整或校准，在与上 1 次扫描条件完全相同的条件下进行第 2 次扫描，得到第 2 幅均匀模体图像。再将 2 幅图像相减，得到点对点相减的第 3 幅图像，即减影图像。分别在 2 幅均匀模体图像上 75% 中心区域内选取感兴趣区域（region of interest，ROI），测定ROI 内信号强度的平均值 S₁、S₂ 和标准偏差 SD₁、SD₂。在减影图像上选取相同感兴趣区域，测定 ROI内信号强度的标准偏差 SD₃。在 2 幅均匀模体图像的外侧背景区域分别选取 4 个 ROI，测量并计算背景 ROI 内背景信号强度的总平均值 S_b1 和 S_b2 ^[7]。

图４ 信噪比测试示意图

（1）第一组 SNR 值：信号为均匀模体图像中心 ROI 内的信号强度的平均值 S₁、S₂ 分别减去各自图像背景信号强度的总平均值 S_b1、S_b2 的差，噪声为均匀模体图像中心 ROI 内的信号强度平均值的标准偏差 SD₁、SD₂，根据式（1）计算可得 SNR1、SNR2 值。（2）第二组 SNR 值：信号为均匀模体图像中心 ROI 内的信号强度的平均值 S₁、S₂，噪声为减影图像中心 ROI 内的信号强度的标准偏差 SD₃，根据式（2）计算可得 SNR₃、SNR₄ 值。

2.1.2  均匀性

均匀性测试和 SNR 测试可选用同 1 幅图像进行计算。选择扫描序列和扫描参数对模体的测试平面（二）进行扫描得到 1 幅均匀模体图像。在均匀模体图像上 75% 中心区域内选取 ROI，分别选取ROI 中心区域和边缘 0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°共 9 个区域为测量区，测定测量区内的信号强度均值，如图５所示。从所测定的测量区内的信号强度均值中，选出最大信号强度均值（S_max）和最小信号强度均值（S_min），均匀性 U 根据式（3）计算。

图５ 均匀性测试示意图

2.1.3  空间线性

空间线性测试可使用模体的测试平面（三）测试。选择扫描序列和扫描参数对模体的测试平面（三）进行扫描，得到由线对和圆孔组成的模体图像，分别测量水平和垂直位置上标称长度 D _标称为2、4、8 cm 孔间距的实际测量值 D _实测，见图 6。对于大尺寸的空间线性测试可选择模体的测试立方体支撑盘测试 2、8、10、12 cm 共 4 项。选择扫描序列和扫描参数对模体的测试立方体支撑盘进行扫描，得到由线对和圆孔组成的模体图像，分别测量斜向上标称长度 D _标称为 2、8、10、12 cm 孔间距的实际测量值 D _实测，如图 7 所示。空间线性L 根据式（4）计算。

图 6 水平和垂直空间线性测试示意图

图 7 斜向空间线性测试示意图

2.1.4  纵横比

纵横比测试和空间线性测试可使用同 1 幅图像进行计算。选择扫描序列和扫描参数对模体的测试平面（三）进行扫描，得到由线对和圆孔组成的模体图像，分别测量水平和垂直位置上标称长度为 8 cm 孔间距的实际测量值 D _水平、D _垂直。纵横比H 根据式（5）计算。

2.1.5  空间分辨力

空间分辨力测试和空间线性测试可选用同 1 幅图像进行评价。空间分辨力测试采用检验物目视评价法。选择扫描序列和扫描参数对模体的测试平面（三）进行扫描，得到由线对和圆孔组成的模体图像，调节窗宽和窗位，直至将图像上的线对清晰地分辨并区分开来，此时能清晰分辨的最大线对数就是该设备的空间分辨力，如图 2（c）所示。

2.1.6  低对比分辨力

低对比分辨力采用检验物目视评价法评价。选择扫描序列和扫描参数对模体的测试平面（四）进行扫描，得到由圆孔组成的模体图像，调节窗宽和窗位，直至将图像上的圆孔清晰地分辨并区分开来，此时能分辨的直径最小圆孔就是该设备的低对比分辨力，如图 2（d）所示。

2.1.7  层厚

选择扫描序列和扫描参数对模体的测试平面（一）进行扫描得到模体图像，窗宽调节至最小，窗位至倾斜板信号强度与背景信号强度和的一半，测量图像中倾斜板成像的尺寸 X₁、X₂ 和 Y ₁、Y ₂ ^[8]（图 8）。取 X₁、X₂ 和 Y ₁、Y ₂ 4 个测量尺寸的平均值为断层分布的半宽高 d_FWHM，倾斜板的倾角为 α（本研究使用的 Magphan SMR170 体模倾角为 14°），层厚根据式（6）计算。

图 8 层厚测试（倾斜板测量）示意图

2.2  主磁场强度测试

首先，将高斯计的测量探头借助沙袋等工具固定在检查床中央位置，并确保移床时探头线缆不会受到挤压或损伤。其次，手动进床至高斯计到达主磁体中心位置。再次，将测量探头的连接端子同高斯计主机相连，关闭扫描间屏蔽门后开始测量。为保证测量的准确性，应间隔 1 min 进行 3 次以上的测量，记录平均值作为测量结果。

3  结果

3.1  SNR 值及均匀性性能要求

信噪比性能及均匀性性能要求如表 3 所示。

表 3 各主磁场强度 MRI 系统的 SNR 值及均匀性性能要求

3.2  空间线性、纵横比、空间分辨力、低对比分辨力、层厚、电压偏差

1.0 T 以上（含 1.0 T）的 MRI 系统的空间线性应小于 2.0%，1.0 T 以下的 MRI 系统的空间线性应小于 5%，当距离不超过 2 cm 时，空间线性不超过 ±1 mm。纵横比应在 90% ~ 110% 范围内。1.0 T 以上（含 1.0 T）的 MRI 系统的最高分辨力不小于 5 Lp/cm，1.0 T 以下的 MRI 系统的最高分辨力不小于 4 Lp/cm。低对比分辨力应能分辨直径4 mm 深为 0.5 mm 的圆孔。标称层厚≥ 5.0 mm 时，实际值与标称值之差的绝对值不大于 1.0 mm；当2.0 mm ≤标称层厚 <5.0 mm 时，实际值与标称值之差的绝对值不大于 0.5 mm。电压偏差应为标称电压的 ±7%。

4  总结

综上所述，本研究从计量检定方面进行了医院内部 MRI 物理性能质控方法整理，上述指标均应至少满足相关计量标准要求方能保障 MRI 的工作质量，医院应定期开展相应的质控工作，确保设备安全、有效的运行。对于存在部分参数不满足标准要求的 MRI 设备，应立即停止诊疗活动，并对相应的部件（如射频、线圈、磁场、屏蔽等）进行重新配置、校准或维修，修复后重新进行性能检测，各项参数均达标后方可投入临床使用。

【参考文献】 

［1］杨晓闻 . 磁共振谱仪及质控方法在设备研制和生产中的应用2016 年度研究报告 [R]. 2016.

［2］中华人民共和国卫生部 . 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 [S]. 北京：中国标准出版社，2006.

［3］张海平，王梦星，周敏雄，等 . 基于 SMR170 体模的磁共振质控参数检测与评价系统设计与实践 [J]. 计量与测试技术，2020，47（11）：42-44，48.

［4］付丽媛，梁永刚，陈自谦，等 . 磁共振成像系统质量控制检测及处置界限建立 [J]. 中国医学装备，2018，15（12）：15-19.

［5］The Phantom Laboratory. Magphan SMR170 MRI 测试体模用户手册 [M]. 2010.

［6］徐旭 . 基于 QT 的医用磁共振设备质量检测系统的设计与实现 [D]. 重庆：重庆大学，2019.

［7］杨可邦，徐桓，胡红波，等 . 医用 MRI 设备应用质量检测结果的分析 [J].中国医学装备，2019，16（8）：16-19.

［8］广东省质量技术监督局 . JJG （粤）009-2008 医用磁共振成像系统（MRI）计量检定规程 [S]. 2008.

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