本文關(guān)鍵詞：多功能MRI質(zhì)量保證測試體模研究

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【摘要】：磁共振性能參數(shù)檢測是MRI設(shè)備質(zhì)量保證和質(zhì)量控制(Quality Assurance Quality Control, QAQC)工作的重要內(nèi)容,而性能測試體模又是性能檢測的重要工具。常見MRI測試體模有Magphan體模、AAPM體模、ACR體模和MRI設(shè)備隨機(jī)配備的體模等。許多醫(yī)院和科研機(jī)構(gòu)多購買上述進(jìn)口體�；蚴褂肕RI設(shè)備隨機(jī)配備體模進(jìn)行MRI性能測試和質(zhì)量評價(jià)。進(jìn)口的多功能測試體模依照AAPM報(bào)告、ACR質(zhì)量控制報(bào)告、NEMA報(bào)告等不同的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),在進(jìn)行QAQC時(shí)各有側(cè)重,單個(gè)多功能測試體模往往不能滿足國內(nèi)MRI設(shè)備性能測試與質(zhì)量評價(jià)的需求。且進(jìn)口的多功能測試體模價(jià)格昂貴,多為用于橫軸位掃描圖像的性能測試,常需購買多個(gè)體模才能完成較全面的MRI性能測試。隨機(jī)配備的體模內(nèi)部構(gòu)造相對簡單,不同廠家配備的體模差異性較大,多為均勻體模,可測試的性能參數(shù)不全面,同樣不能滿足當(dāng)前國內(nèi)外MRI設(shè)備的性能檢測需求。因此,設(shè)計(jì)符合當(dāng)前國內(nèi)外MRI設(shè)備檢測需求的多功能、多方位性能檢測體模尤為重要。本文介紹了常見MRI測試體模以及MRI相關(guān)測試報(bào)告,例如AAPM報(bào)告、ACR質(zhì)量控制報(bào)告、NEMA報(bào)告等。針對目前MRI性能測試體模存在的問題,完成了如下研究工作：(1)本文在綜合分析MRI系統(tǒng)性能參數(shù)測試方法及參考國內(nèi)外同類多功能測試體模的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了兩套體模,使之滿足當(dāng)前國內(nèi)外MRI相關(guān)測試與評價(jià)的需求,如國家衛(wèi)生部WS/T 263-2006標(biāo)準(zhǔn)、AAPM報(bào)告、ACR報(bào)告、NEMA標(biāo)準(zhǔn)等。兩套體模分別為綜合MRI性能測試體模和多功能、多方位MRI性能測試體模。體模外殼和內(nèi)部功能模塊的材料選用聚甲基丙烯酸甲酯(Poly-methylmethacrylate, PMMA),尼龍螺釘和蓋子的材料選用聚甲醛(Poly-formaldehyde)。本文設(shè)計(jì)的綜合MRI性能測試體模和多功能、多方位MRI性能測試體模的主要模塊如下：a.層厚測試模塊將斜面寬度增加,使斜面影像可離開斜面固定結(jié)構(gòu),降低干擾并也可用于大樣本平均,減少層厚測量的隨機(jī)測量誤差；斜面結(jié)構(gòu)采用“回”字形結(jié)構(gòu)固定避免了固定螺絲的干擾。在“回”字形結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了小圓柱,可用于Ghost偽影的測試,遠(yuǎn)離其他測試結(jié)構(gòu),降低干擾。b.空間分辨力測試模塊包含三種空間分辨力測試結(jié)構(gòu),分別為正交線對卡結(jié)構(gòu)、0～180。周期性分布圓孔結(jié)構(gòu)和MTF (Modulation Transfer Function)測試結(jié)構(gòu)。該模塊一次掃描可得到多方向的空間分辨力測試結(jié)果,無需重復(fù)掃描。c.低對比度分辨力測試模塊該模塊添加了更加豐富、細(xì)膩的目標(biāo)物,在低對比度分辨力的測試方面更具優(yōu)勢；在多功能、多方位性能測試體模中的低對比度分辨力測試模塊上又在前述體模的基礎(chǔ)上添加了低信號目標(biāo)物,可模擬病灶略高于或低于背景的情形。d.網(wǎng)格模塊該模塊可用于磁場特性及幾何畸變率的測試。e.幾何畸變率在各個(gè)功能模塊上,設(shè)計(jì)了多個(gè)不過中心點(diǎn)和過中心點(diǎn)的目標(biāo)物,用于多層面、多方位幾何畸變率的測量,應(yīng)用范圍更廣。兩體模在模塊組裝方面設(shè)計(jì)了套管和圓棒的滑動(dòng)式組裝,各個(gè)模塊組合靈活多樣,方便拆卸,更加方便MRI性能測試工作。(2)參考國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道、相關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn),針對17種溶液進(jìn)行了溶液配方實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示第2、3、7、8、11、14組方案都適合作為場強(qiáng)小于等于1.5T MRI體模填充液。由于要與一些醫(yī)療設(shè)備檢測中心的體模進(jìn)行比對實(shí)驗(yàn),本文在可用的幾種體模溶液配方中選取了第11組1g/L的硫酸銅溶液,進(jìn)行自制體模灌液。對于高場3.0T及以上的MRI體模,需要另行配置體模溶液。(3)在多個(gè)廠家生產(chǎn)的9臺臨床MRI設(shè)備上選用MRI常用性能檢測序列進(jìn)行自制體模和Magphan SMR170體模的比對實(shí)驗(yàn),比對分析自制體模和Magphan SMR170體模的MR影像,逐步驗(yàn)證和優(yōu)化自制體模。(4)基于MALAB平臺編制了MRI性能參數(shù)測試軟件,實(shí)現(xiàn)了如下功能：a.層厚在斜面影像上求出多條profile曲線的均值,并利用其一階導(dǎo)得到斜面影像邊界信息,從而得到層厚測量結(jié)果。該功能的實(shí)現(xiàn)降低了隨機(jī)誤差,提高了抗干擾能力(例如背景不一致、體模擺放傾斜等情形)。b.空間分辨力利用MTF測試結(jié)構(gòu)的影像上得到邊緣響應(yīng)函數(shù)(Edge Response Function,ERF),進(jìn)而利用其一階導(dǎo)得到其線擴(kuò)展函數(shù)(Line Spread Function, LSF),之后利用FFT(Fourier transform)求得MTF曲線。該方法可提高空間分辨力測試的客觀性和精度。c.低對比度分辨力自動(dòng)尋找系列目標(biāo)物中心,得到上述目標(biāo)物區(qū)域的像素均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差,得到系列目標(biāo)物相鄰背景區(qū)域的像素均值。利用上述測量值得到對比度噪聲比曲線。使低對比度分辨力的測試評價(jià)更加簡便快捷、精確。d.幾何畸變率首先檢測出幾何畸變測試目標(biāo)物的邊緣,自動(dòng)測量目標(biāo)物的長度,與實(shí)際值進(jìn)行比較,進(jìn)而求得幾何畸變率。e. 信噪比和影像均勻性自動(dòng)尋找均勻圖像中央?yún)^(qū)域(約為均勻區(qū)域75%),測量該區(qū)域內(nèi)的像素均值、偏差、最大值和最小值,進(jìn)而求得信噪比和影像均勻性。本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)MRI性能測試體模的創(chuàng)新性體現(xiàn)在如下幾方面：a.在層厚測試方面,斜面寬度增加,便于獲得大樣本無固定結(jié)構(gòu)干擾的profile曲線,從而降低了隨機(jī)誤差影響；b.在空間分辨力模塊上分別分布著正交線對卡、0～180。周期性分布的小圓孔和MTF測試結(jié)構(gòu),一次掃描的即可得到平面內(nèi)多方向的空間分辨力；c.在幾何畸變率測試方面,多層面、多目標(biāo)物的設(shè)計(jì),使得多個(gè)斷層和斷層內(nèi)部多方向的幾何畸變率可測試,且可兼顧多個(gè)性能測試標(biāo)準(zhǔn)；d.在低對比度分辨力方面,更加豐富、細(xì)膩的目標(biāo)物。在第一套體�；A(chǔ)上改進(jìn)的多功能、多方位性能測試體模創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在：a.在空間分辨力方面,改進(jìn)了線對結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。b.在低對比度分辨力方面,在原有目標(biāo)物的對側(cè)添加了更加豐富、細(xì)膩的低信號目標(biāo)物。c.在Ghost偽影測試方面,添加了用于Ghost偽影測試的小圓柱,可減少其他測試結(jié)構(gòu)的干擾。d.多功能、多方位性能測試體模實(shí)現(xiàn)了MRI線圈內(nèi)部多方位(軸位、冠狀位和矢狀位)的測試功能。MRI性能測試體模和多功能、多方位MRI性能測試體模的各個(gè)功能模塊之間圓棒和套管的滑動(dòng)式組合,方便拆卸和組裝。2)基于自制體模編制了MRI性能參數(shù)測試軟件,實(shí)現(xiàn)了常規(guī)性能參數(shù)半自動(dòng)測試,提高了測試結(jié)果的客觀性和精確度,同時(shí)也提高了測試效率。因此,自制體模不僅滿足了目前國內(nèi)外MRI性能測試工作,而且還優(yōu)化了相關(guān)性能參數(shù)的測試方法。同時(shí),性能測試軟件使得MRI性能參數(shù)的測試效率提高,測試結(jié)果更加客觀、精確。并且,本文研究的MRI性能參數(shù)檢測體模已經(jīng)獲得了國家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利。
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R445.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 康立麗,鄧曉剛,陳陽,楊紹洲;影像系統(tǒng)MTF算法實(shí)現(xiàn)及分析[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2002年03期

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