幾種磁共振層厚測(cè)量方法探討

幾種磁共振層厚測(cè)量方法探討江玉柱1，井賽1，徐桓2，楊博1（1.濟(jì)南軍區(qū)聯(lián)勤部藥品儀器檢驗(yàn)所濟(jì)南250022；2.總后衛(wèi)生部藥品儀器檢驗(yàn)所北京

100071）［摘要］本文對(duì)幾種磁共振體模層厚模塊的測(cè)量方法進(jìn)行了研究，使用MagphanSMR170體模和Victoreen76-903體模進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)。通過數(shù)據(jù)比對(duì)，分析各方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為臨床工程師和質(zhì)控工作者根據(jù)目的需求選擇層厚的檢測(cè)方法提供了一定參考意見。［關(guān)鍵詞］磁共振成像；體模；層厚測(cè)量；MagphanSMR170；Victoreen76-903DiscussiononThicknessMeasurementMethodsofMRIJIANGYu-zhu1,JINGSai1,XUHuan2,YANGBo1（1InstituteofDrugandInstrumentControl,JinanMilitaryAreaCommand,Jinan250022,China;

2.InstituteofDrugandInstrumentControl,HealthDivisionofGeneralLogistics

Department,Beijing100071,China）Abstract：thispaperstudiesseveralmagneticresonancephantomthicknessmeasurementmethod,usingMagphanSMR170andVictoreen76-903testphantomdosomeexperiments.Throughthedatacomparison,weanalysedtheadvantagesanddisadvantagesofeachmethodandprovidedsomesuggestionsforclinicalengineersandqualitycontrolworkerswhoselectedthethicknessmeasurementmethodaccordingtotheirrequirements.Keywords：Magneticresonanceimaging；phantom；thicknessmeasurement；MagphanSMR170；Victoreen76-9030引言隨著技術(shù)的進(jìn)步，磁共振成像系統(tǒng)（MRI）的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在醫(yī)學(xué)診斷中所起的作用也愈加重要。為獲得優(yōu)質(zhì)圖像，對(duì)磁共振質(zhì)量控制的研究在不斷深入，我國(guó)于2004年發(fā)布了醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY/T0482—2004（醫(yī)療診斷用磁共振設(shè)備技術(shù)要求及試驗(yàn)方法），于2006年發(fā)布了衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WS/T263—2006（醫(yī)用磁共振成像（MRI）設(shè)備影像質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)規(guī)范），但總體而言，國(guó)內(nèi)的磁共振QA/QC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善，處于初期研究階段，測(cè)試參數(shù)相對(duì)單一，很多參數(shù)的測(cè)量也存在有爭(zhēng)議的地方，尤其是層厚的測(cè)量，至今沒有找到一個(gè)很有效地測(cè)量手段。對(duì)于磁共振設(shè)備的檢測(cè)，目前普遍采用掃描體模、測(cè)試圖像的方法。磁共振層厚是MRI質(zhì)量控制中的一個(gè)重要檢測(cè)指標(biāo)，層厚選擇的大小可影響圖像質(zhì)量，如高對(duì)比度分辨力、低對(duì)比度分辨力等。它是指成像面在成像空間第三維方向上的尺寸，表示一定厚度的掃描層面，對(duì)應(yīng)的是一定范圍的頻率帶寬［1］。測(cè)量層厚的體模模塊有多種，有斜面型、階梯型等［2］。層厚測(cè)量方法多，測(cè)試原理不盡相同，測(cè)量結(jié)果也會(huì)有差異。因此，對(duì)不同層厚測(cè)量方法的研究就具有良好的現(xiàn)實(shí)意義。1實(shí)驗(yàn)材料

2.1檢測(cè)工具實(shí)驗(yàn)所用體模為美國(guó)MagphanSMR170和美國(guó)Victoreen76-903,這兩種體模各有特色。尤其是前者結(jié)構(gòu)緊湊小巧，便于攜帶，層厚和定位測(cè)試方便合理，已得到絕大多數(shù)磁共振生產(chǎn)廠家認(rèn)可。2.2磁共振型號(hào)實(shí)驗(yàn)所用磁共振系統(tǒng)是北京萬東醫(yī)療設(shè)備有限公司i-open0.5T永磁體磁共振，使用頭線圈測(cè)量。檢測(cè)條件本文的磁共振檢測(cè)序列選取標(biāo)準(zhǔn)SE序列，重復(fù)時(shí)間TR=500ms，回波時(shí)間TE=30ms。視野FOV取250mm。平均掃描次數(shù)NEX、層厚、掃描矩陣等參數(shù)依照不同實(shí)驗(yàn)組選擇。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和要求目前國(guó)際上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只有一些組織，如美國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)會(huì)AAPM）要求測(cè)量誤差小于20％［3。］實(shí)驗(yàn)方法利用體模內(nèi)某些特殊結(jié)構(gòu)所成圖像得到層厚，既可以利用層面的剖面線（SliceProfile）的最大半高寬（FWHM）得到層厚，也可以在窗寬、窗位調(diào)節(jié)好的情況下直接測(cè)量層厚。對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)，使用的方法也會(huì)有所不同。臨界值法對(duì)于SM170體模，根據(jù)最大半高寬測(cè)量層厚，具體操作時(shí)應(yīng)取斜面投影區(qū)域附近的信號(hào)值，設(shè)窗寬為0，調(diào)整窗位至斜面投影湮沒，得到的窗位值為臨界值。臨界值與斜面投影區(qū)域附近信號(hào)值求平均，以此平均值為窗位，測(cè)量顯示的斜面投影長(zhǎng)度［4］。剖面線法直接在模塊成像上沿四個(gè)斜面投影取剖面線（profile曲線），目視估測(cè)剖面線的FWHM?；蚴褂密浖x出此剖面線上每隔一定距離的各點(diǎn)數(shù)據(jù)（本文實(shí)驗(yàn)取點(diǎn)間隔為0.625mm）,導(dǎo)入MATLAB重新做出剖面線，利用計(jì)算機(jī)獲取準(zhǔn)確的最值及二分之一最值間距，計(jì)算求得FWHM。層厚為最大半高寬的四分之一（斜面傾角為15°，正切值約為0.25）。圖1圖1MagphanSMR17層0厚模塊成像示意圖圖2Victoreen76-90層3厚模塊成像截面圖目視法對(duì)于Victoreen76-903體模，其測(cè)量層厚的模塊是折返形階梯式。層厚可以通過在一個(gè)相關(guān)的窗寬設(shè)置上觀察可看到的階梯數(shù)目而快速計(jì)算出來?？吹降碾A梯數(shù)目同實(shí)際層厚是相同的［5］。強(qiáng)度值曲線法Victoreen76-903體模還可以根據(jù)投影方塊像素值曲線的FWHM求出層厚。按階梯順序求得各相鄰?fù)队胺綁K信號(hào)強(qiáng)度值，以階梯序數(shù)為橫坐標(biāo)，以信號(hào)強(qiáng)度值為縱坐標(biāo)繪制曲線，求FWHM，即層厚［6］。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.1測(cè)試條件：層厚10mm,NEX=2，矩陣256X256SMR170體模，臨界值法、目視測(cè)量剖面線法測(cè)試結(jié)果如表1。使用軟件處理剖面線數(shù)據(jù)如圖3,得到FWHM=36.83mm,層厚為9.21mm。Victoreen76-903體模，目視法可辨別8個(gè)方塊投影，按照階梯序列順序在投影范圍內(nèi)取信號(hào)值(如圖2)并作出信號(hào)值曲線，如圖4。表1“層厚10mm,NEX=2，矩陣256X256”條件下部分層厚測(cè)量結(jié)果?皺饉llre.6.44.4..24.8?皺饉llre.6.44.4..24.83.40斜面投影位置上下左右附近信號(hào)均值2546253825292554臨界值1956200020061986使用窗位2251226922672270斜面投影長(zhǎng)度(mm)36.8433.6937.1930.53剖面線FWHM(mm)32.8631.2034.334.9斜面投影長(zhǎng)度平均值(mm)34.56層厚8.64剖面線FWHM平均值(mm)33.32層厚8.33圖3數(shù)據(jù)處理后剖面線法測(cè)層厚NEX=2，矩陣256X256”、“層厚10mm,NEX=1，矩陣256X256”，統(tǒng)計(jì)歸納各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。表2層厚測(cè)量結(jié)果匯總表層厚測(cè)量結(jié)果（mm）測(cè)試條件SMR170Victoreen76-903目視法強(qiáng)度值曲線法層厚10mm,NEX=2測(cè)試條件SMR170Victoreen76-903目視法強(qiáng)度值曲線法層厚10mm,NEX=2,矩陣256X256層厚10mm,NEX=2,矩陣512X512層厚5mm，NEX=2，矩陣256X256層厚10mm,NEX=1,矩陣256X2568.648.339.2188.338.498.39.3299.24.694.274.845.28.688.789.2588.5臨界值法剖面線法剖面線法（目視）（軟件）討論由表2可知，在相同測(cè)試條件下，各測(cè)試方法的結(jié)果雖然都在標(biāo)準(zhǔn)要求的誤差范圍內(nèi)，但是精度相差較大，因此，對(duì)測(cè)試方法的遴選具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。下面對(duì)兩種體模的各自不同的檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比分析。SMR170體模所采用的是較常見的斜面模塊。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，斜面模塊所用原理簡(jiǎn)單，方法快捷，結(jié)果穩(wěn)定，測(cè)量精度較高。其中，使用軟件輔助計(jì)算的剖面線法效果最佳，臨界值法的測(cè)量結(jié)果比目視估測(cè)的剖面線法稍好。目前，國(guó)內(nèi)外的磁共振廠家的系統(tǒng)自帶軟件普遍支持測(cè)量斜面投影長(zhǎng)度和靈敏度剖面線，斜面成像剛好消失的臨界值相對(duì)比較容易獲得，誤差基本來自對(duì)投影長(zhǎng)度的測(cè)量，若能保證測(cè)量的起終點(diǎn)對(duì)齊且標(biāo)尺與投影平行，人為因素的影響相對(duì)較小。剖面線是MRI對(duì)垂直穿透成像層的直線上的點(diǎn)源的響應(yīng)。獲得剖面線后，一般機(jī)器自帶系統(tǒng)沒有進(jìn)一步處理的功能，剖面線的最值、二分之一最值所在的橫坐標(biāo)數(shù)據(jù)等參數(shù)都需要估測(cè)，人為因素導(dǎo)致的誤差相當(dāng)大。若使用輔助軟件處理DICOM圖像數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)學(xué)軟件重構(gòu)剖面線曲線，則能精確計(jì)算出剖面線的FWHM。Victoreen76-903體模采用折返式階梯模塊。首先，目視方塊數(shù)法簡(jiǎn)單快捷，但是處于投影邊緣的方塊會(huì)有殘影，極大的影響方塊的辨認(rèn)，調(diào)節(jié)窗寬窗位后效果稍好，但仍會(huì)有較大誤差，而且誤差的數(shù)量級(jí)為1mm。其次，強(qiáng)度值曲線法采用獲取曲線FWHM直接求出層厚，是較精確的一種，但是機(jī)器自帶系統(tǒng)無法將獲得的每塊階梯投影的信號(hào)值繪成強(qiáng)度值曲線，此過程需要多種輔助軟件，耗費(fèi)人力時(shí)間，只能作為研究使用，在臨床意義不大。層厚受多種因素影響，比如梯度場(chǎng)、射頻場(chǎng)、靜磁場(chǎng)、選層脈沖等，這些因素都會(huì)導(dǎo)致機(jī)器層厚的選擇出現(xiàn)誤差，因此選取科學(xué)有效的測(cè)試方法，對(duì)準(zhǔn)確的檢測(cè)層厚誤差是十分必要的。文中使用了目前應(yīng)用最廣泛的兩種磁共振測(cè)試體模，比對(duì)分析了各測(cè)試方法所得結(jié)果，為臨床工程師和質(zhì)控工作者根據(jù)不同體模選擇科學(xué)有效的測(cè)試方法提供了一定的參考。[參考文獻(xiàn)]任國(guó)荃，劉曉軍?磁共振成像設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)與評(píng)審[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2005.YY/T0482-2004醫(yī)療診斷用磁共振設(shè)備技術(shù)要求及試驗(yàn)方法[S].北京:國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局,2004.RonaldR.Price.QualityAssuranceMethodsAndPhantomsForMagneticResonanceImaging[R].USA:AAPM,1990．石明國(guó)?現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)[M].西安: