尹紅霞，劉雅文，楊娉娉，牛明哲，朱建明，王振常，楊正漢*

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院放射科，3.醫(yī)工部，北京 100050；2.中國計量大學(xué)信息工程學(xué)院，浙江 杭州 310018)

MRI技術(shù)的迅速發(fā)展使其在臨床影像學(xué)檢查中的應(yīng)用越來越廣泛，獲取高質(zhì)量的MR圖像是精確診斷的關(guān)鍵。射頻線圈作為發(fā)射射頻脈沖和接收MR信號的前端部件，其整體性能直接影響圖像質(zhì)量[1-2]。因此，對射頻線圈檢測是MR設(shè)備臨床質(zhì)量控制的重要內(nèi)容之一。通過對射頻線圈整體性能的檢測，可在線圈性能下降到嚴(yán)重影響臨床圖像質(zhì)量之前，發(fā)現(xiàn)問題并及時解決，從而獲得高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)圖像。

根據(jù)設(shè)計不同，射頻線圈可分為容積線圈、表面線圈和相控陣線圈等[3-4]。射頻線圈種類不同，其檢測方法也存在差異。美國放射學(xué)院(American College of Radiology, ACR)推薦采用SNR、圖像均勻度百分比(percent image uniformity, PIU)和信號偽影百分比(percent signal ghosting, PSG)作為容積線圈性能檢測的指標(biāo)[5]。另外，可采用平均SNR和最大SNR評估表面線圈或相控陣線圈的性能[6-7]。作為標(biāo)準(zhǔn)的容積線圈，正交鳥籠頭線圈在臨床質(zhì)量控制檢測中最常用。本研究對本單位3臺MR設(shè)備配備的正交鳥籠頭線圈進(jìn)行檢測，并建立各性能指標(biāo)的處置界限，旨在為容積線圈的檢測及建立性能指標(biāo)處置界限提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備與主要材料 MR設(shè)備1(GE 1.5T HDi，2012年裝機(jī))；MR設(shè)備2(GE 3.0T HD，2006年裝機(jī))；MR設(shè)備3(GE 3.0T 750W，2016年裝機(jī))，均配備正交鳥籠頭線圈。ACR模體(圓柱形，型號：J12731，制造商：J.M.SPECIALTY PARTS，SAN DIEGO，CA)：直徑190 mm，高148 mm，內(nèi)部填充 10 mmol/L氯化鎳溶液和75 mmol/L氯化鈉溶液。

1.2 掃描序列及參數(shù) 軸位SE序列T1WI，TR 500 ms，TE 20 ms，NEX 1，層厚5 mm，層間距5 mm，F(xiàn)OV 25 cm×25 cm，矩陣256×256，層數(shù)11層。掃描定位時顯示兩個45°交叉楔形板插件的矢狀定位圖上，將第1層和第11層分別定位于兩個楔形交叉角處[8]。

1.4 PIU測量 選取ACR模體T1W的第7層圖像。保留測量SNR時所選取的大ROI(圖1A)，設(shè)置較小的窗寬值，調(diào)高窗位，直至大ROI內(nèi)僅有少量亮像素點(diǎn)顯示；在亮像素點(diǎn)區(qū)域放置1個面積為1 cm2左右的測量ROI，記錄其內(nèi)信號均值，記為最大信號值(max ROI)，見圖1C。降低窗位，使大ROI內(nèi)僅有少量暗像素點(diǎn)，記錄上述ROI內(nèi)的信號均值，記為最小信號值(min ROI)，見圖1D。根據(jù)公式：

1.5 PSG測量 選取ACR模體T1W序列第7層圖像。保留測量SNR時所選取的大ROI(圖1A)，記錄其信號的均值(mean signal)。在圖像上下左右的背景區(qū)域放置4個橢圓形ROI，大小約為10 cm2，長寬比為4∶1，記錄4個ROI的信號均值(Top, Bottom, Left, Right)，見圖1B。計算PSG，公式為：

1.6 建立處置界限 在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好的情況下，對每臺設(shè)備的正交鳥籠頭線圈進(jìn)行6次掃描；測量所有性能指標(biāo)，計算6次測量結(jié)果的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，建立每個指標(biāo)的處置界限。

正交鳥籠頭線圈的SNR、PIU和PSG的處置界限分別定義為：SNR≥均值-2×標(biāo)準(zhǔn)差、PIU≥均值-2×標(biāo)準(zhǔn)差和PSG≤均值+2×標(biāo)準(zhǔn)差；且各性能指標(biāo)的處置界限不應(yīng)低于ACR要求的最低處置界限(表1)[5]。

表1 ACR對容積線圈要求的SNR、PIU和PSG處置界限

2 結(jié)果

2.1 SNR檢測結(jié)果及處置界限 3臺設(shè)備正交鳥籠頭線圈的SNR結(jié)果見圖2。設(shè)備1(GE 1.5T HDi)、設(shè)備2(GE 3.0T HD)和設(shè)備3(GE 3.0T 750W)的線圈SNR均值分別為262.14、280.47和474.24，標(biāo)準(zhǔn)差分別為18.43、29.67和29.95。建立正交鳥籠頭線圈SNR的處置界限分別為≥225.28、≥221.13和≥414.34，均優(yōu)于ACR標(biāo)準(zhǔn)[5]。所測得的3臺設(shè)備正交鳥籠頭線圈的SNR值均滿足所建立的處置界限要求。

圖1 測量SNR、PIU和PSG的ROI選取示意圖 A.信號均值ROI選??； B.背景信號標(biāo)準(zhǔn)差(σn，n=1、2、3、4)和背景信號均值(Top、Bottom、Left、Right)ROI選?。?C、D.最大信號值(max ROI)和最小信號值(min ROI)ROI選取

2.2 PIU檢測結(jié)果及處置界限 正交鳥籠頭線圈的PIU結(jié)果見圖3。設(shè)備1(GE 1.5T HDi)、設(shè)備2(GE 3T HD)和設(shè)備3(GE 3T 750W)的線圈PIU均值分別為95.00%、83.17%和84.33%，標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.63%、1.17%、0.82%。3臺設(shè)備正交鳥籠頭線圈的PIU的處置界限分別為≥93.74%、≥80.83%和≥82.69%。ACR要求，3.0T設(shè)備的PIU值必須滿足≥82.00%的標(biāo)準(zhǔn)[5]；計算得到的設(shè)備2(GE 3.0T HD)線圈的PIU處置界限(≥80.83%)已經(jīng)低于該標(biāo)準(zhǔn)，但每次測量值均滿足≥82.00%的要求。將設(shè)備2(GE 3.0T HD)線圈的PIU處置界限修正為≥82.00%。所測得的3臺設(shè)備正交鳥籠頭線圈的PIU值均滿足建立的處置界限要求。相比2臺3.0T MR設(shè)備，1.5T MR設(shè)備正交鳥籠頭線圈的圖像均勻性更好。

2.3 PSG檢測結(jié)果及處置界限 正交鳥籠頭線圈的PSG結(jié)果見圖4。設(shè)備1(GE 1.5T HDi)、設(shè)備2(GE 3T HD)和設(shè)備3(GE 3T 750W)的線圈PSG均值分別為0.11%、0.07%和0.14%，標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.12%、0.03%和0.11%。3臺設(shè)備正交鳥籠頭線圈PSG值的處置界限分別為≤0.35%、≤0.13%和≤0.36%，均優(yōu)于ACR要求的最低處置界限≤2.5%[5]。所測得的3臺設(shè)備正交鳥籠頭線圈的PSG值均滿足建立的處置界限要求。

3 討論

作為發(fā)射射頻和接收信號的主要部件，射頻線圈的性能直接影響MR圖像質(zhì)量。因此，射頻線圈的質(zhì)量控制對臨床診斷和科學(xué)研究具有重要意義。正交鳥籠頭線圈是容積線圈，在其有效采集的容積范圍內(nèi)，具有均勻的空間敏感性。正交鳥籠頭線圈是MR設(shè)備臨床質(zhì)量控制檢測的主要線圈，用于中心頻率、發(fā)射增益、信噪比、層厚精度、層位置精度等多個檢測指標(biāo)的數(shù)據(jù)采集，其性能指標(biāo)直接影響質(zhì)量控制的結(jié)果。為保證質(zhì)量控制檢測結(jié)果不受射頻線圈的影響，應(yīng)定期對正交鳥籠頭線圈進(jìn)行檢測。ACR要求射頻線圈檢測的最低頻率是1年1次[5]。

射頻線圈質(zhì)量控制的方法有多種，美國電氣制造商協(xié)會(National Electrical Manufactures Association, NEMA)和ACR均曾推出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5-7]。SNR是衡量射頻線圈質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是評價圖像有效性、可靠性的重要參數(shù)。在SNR測量方面，NEMA和ACR分別推薦兩次圖像測量方法和單次圖像測量方法[5-7]，兩次圖像測量方法對圖像后處理的要求較高，需要對兩次掃描的圖像進(jìn)行相減。為了操作的簡便，筆者選用ACR推薦的單次圖像測量方法，其中4個背景區(qū)域背景信號標(biāo)準(zhǔn)差的均值為噪聲強(qiáng)度，掃描區(qū)域的大ROI的均值為信號強(qiáng)度。測量SNR需要采集選擇線圈中間部位的圖像，即靠近線圈信號采集的敏感區(qū)域。筆者在對正交鳥籠頭線圈進(jìn)行檢測的同時，也對ACR推薦的檢測方法進(jìn)行分析，結(jié)果表明ACR推薦的容積線圈檢測方法可用于臨床質(zhì)量控制。

圖2 SNR測量結(jié)果 A.設(shè)備1(GE 1.5T HDi)； B.設(shè)備2(GE 3.0T HD)； C.設(shè)備3(GE 3.0T 750W) 圖3 PIU測量結(jié)果 A.設(shè)備1(GE 1.5T HDi)； B.設(shè)備2(GE 3.0T HD)； C.設(shè)備3(GE 3.0T 750W) 圖4 PSG測量結(jié)果 A.設(shè)備1(GE 1.5T HDi)； B.設(shè)備2(GE 3.0T HD)； C.設(shè)備3(GE 3.0T 750W)

筆者對本單位3臺MR設(shè)備的正交鳥籠頭線圈分別進(jìn)行6次檢測，所獲得的SNR、PIU和PSG測量值均達(dá)到了ACR要求的最低標(biāo)準(zhǔn)[5]。但在將來的質(zhì)量控制工作中，仍不能排除可能出現(xiàn)的線圈指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的情況。可能影響射頻線圈SNR因素包括MR設(shè)備的校準(zhǔn)、增益、線圈的調(diào)諧、射頻屏蔽等客觀因素，也包括掃描參數(shù)設(shè)置、ROI選取等主觀因素[10]。因此，當(dāng)SNR不達(dá)標(biāo)時，需要排查的因素較多，有待進(jìn)一步研究。若圖像均勻性指標(biāo)PIU不達(dá)標(biāo)，可能的因素有靜磁場均勻性下降、射頻場不均勻、渦流效應(yīng)、梯度校準(zhǔn)不良等；此時，需對每一項(xiàng)因素進(jìn)行排查，查找導(dǎo)致圖像不均勻的原因[11]。如PSG不達(dá)標(biāo)，可能是由于模體運(yùn)動、梯度場的不穩(wěn)定及渦流效應(yīng)等因素所致。

射頻線圈各性能指標(biāo)的處置界限由MR設(shè)備和射頻線圈性能共同決定。每臺MR設(shè)備所配備的射頻線圈性能指標(biāo)的處置界限存在差異，需為每臺設(shè)備所配備的射頻線圈性能指標(biāo)建立合適的個體化處置界限。筆者采用均值±2×標(biāo)準(zhǔn)差作為各性能指標(biāo)的處置界限。但各指標(biāo)處置界限的上下限設(shè)置稍有不同：對于SNR和PIU，只需設(shè)置處置界限的下限；對于PSG，只需設(shè)置處置界限的上限。

總之，本研究通過對3臺 MR設(shè)備的正交鳥籠頭線圈的檢測，熟練掌握了ACR推薦方法中容積線圈質(zhì)量控制的流程和準(zhǔn)則，為射頻線圈臨床質(zhì)量控制工作的開展提供了可靠、易操作的方法。但本研究只針對射頻線圈中的正交鳥籠頭線圈進(jìn)行測評，未對其他常用線圈進(jìn)行檢測。在后續(xù)工作中，筆者會逐漸開展其他種類射頻線圈的檢測，對每一類射頻線圈分別建立有效的檢測方法。

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關(guān)鍵詞

關(guān)鍵詞又稱主題詞，是位于摘要之后，在論文中起關(guān)鍵作用的、最能說明問題的、代表論文特征的名詞或詞組。它通常來自于題目，也可以從論文中挑選。一般每篇論文要求2～5個關(guān)鍵詞。每個關(guān)鍵詞都可以作為檢索論文的信息，若選擇不當(dāng)，會影響他人的檢索效果。醫(yī)學(xué)上現(xiàn)在主要使用美國《醫(yī)學(xué)索引》(Index Medicus)的醫(yī)學(xué)主題詞表(Medical Subject Headings, MeSH)最新版作為規(guī)范，亦可參考中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院情報研究所翻譯地英漢對照《醫(yī)學(xué)主題詞注釋字順表》。非主題詞表的關(guān)鍵詞為自由詞，只有必要時，才可排列于最后。有些新詞也可選用幾個直接相關(guān)的主題詞進(jìn)行搭配。