磁共振（MRI）设备借助射频电磁波对自旋不为零的原子核进行激发，产生磁共振信号，转换成可视化的图像，从而反映人体组织、器官异常或病变的影像。近年来，随着医学影像诊断技术的发展和医疗诊断的需求，磁共振成像技术发展十分迅速，临床上检查范围基本涉及到全身各器官^[1-5]，特别是其无放射性、对软组织成像具备独特的优势，在医疗机构起着越来越重要的作用。

在MRI作为显像设备广泛应用的同时，为确保其影像诊断质量和保证临床诊断的准确度，国内外一直对MRI进行质量保证和质量控制工作，借助相应的检测模体，发布了相关标准和技术文件^[6-12]，规定了检测指标和方法。但是，随着MRI的更新和技术的发展，评价其整体图像性能呈现出局限性和部分不适用性：MRI影像质量的检测指标、检测结果、检测方法也需要随之更新和完善，如低对比度分辨力、共振频率偏差、定位光精度等指标。另外，现有推荐测试模体不能正常摆位，新安装与后续使用过程中检测指标限值的变化程度也未体现。本文采用SMR 170磁共振影像质量检测模体对新安装的MRI的影像质量中最受关注和重要的指标进行测试，旨在提供检测方法和检测结果，从而建立MRI对应检测指标的基线值。然后结合本所多年MRI影像质量检测经验和检测结果，探讨后续MRI影像质量检测的发展方向，为相关计量部门、技术服务机构和医疗机构检测提供依据，也为国家完善相关标准提供必要的参考。

某医疗机构新引进的MAGNETOM Skyra型磁共振（3.0 T），配置头、体和肢端线圈。厂家工程师对其进行全面维护和调试，确保设备性能最佳。测试过程中采用SMR 170型检测模体（柱型，丙烯酸材料，外径20 cm、内径19 cm，内部使用10 cm的立方体测试图像质量模块：6 mm厚的聚碳酸酯塑料、立方体层厚斜坡、感光度瓶、高分辨率测试模体和低对比度圆盘等），成像溶液（蒸馏水1 L：五水硫酸铜2 g：氯化钠3.6 g的比例混合）填充模体^[6]，水平仪等。

磁共振室内场地的温度为(20 ± 2) ℃，相对湿度为(60 ± 10)%，大气压强为(101.0 ± 0.5) kPa。检测前1 h将模体放置在室内。

将SMR 170型检测模体水平放置在诊断床上的头部线圈内，用水平仪检查水平。采用设备激光灯进行定位，确保模体的轴与扫描孔的轴平行，定位光线对准模体的中心。首先扫描横断面的定位像，由所得到的横断面定位像确定经过模体中心的矢状面扫描，进而依据测试设置条件和参数对模体各个层面的扫描。测试设置条件见表1。

表 1 Table 1

表 1 磁共振测试设置条件 序号 参数名称 参数条件设置 1 成像序列 自旋回波序列（SE） 2 信号接收线圈 头部线圈 3 脉冲回波时间（TE） 20 ms 4 脉冲恢复时间（TR） 250 ms 5 视野（FOV） 250 mm × 250 mm 6 采集次数 2次 7 采集矩阵 256 mm × 256 mm；512 mm × 512 mm 8 采集层厚 5 mm；8 mm；10 mm

表 1 磁共振测试设置条件

信噪比（SNR）是MRI最基本的质量参数，衡量图像质量的重要指标，指模体溢流层影像上感兴趣区（ROI）内的信号强度（像素强度平均值减去本底像素强度平均值的差）与噪声（影像上感兴趣区内像素强度的随机变化，即像素强度的标准偏差）的比值^{[6, 10]}；临床上有时使用组织中感兴趣区中像素信号强度的平均值与在空气的部分内信号强度的标准差（噪声）的比值。检测方法：将测试模体的中心与线圈的中心近似重合后，设置扫描参数，对模体的溢流层扫描成像；在溢流层影像上中心区域内选取感兴趣区，测定其像素平均值和标准偏差，在溢流层影像的外侧测量本底的像素平均值。

均匀性是直接反映MRI性能的技术指标。影像均匀性指成像模体溢流层在保证具备共同的磁共振特性时，成像系统在整个溢流层上产生恒定信号响应的能力，主要反映均匀物质的信号强度的偏差，偏差越大则均匀度越低。均匀性主要取决于磁场的均匀度和采集线圈的性能^[12]。在可视野中取多个感兴趣区进行测量，根据所测定的ROI内的最大平均像素值和最小平均像素值来计算均匀性。在实际工作中通常包括信号均匀性、信噪比均匀性和对比噪声比均匀性三部分。

层厚指MRI扫描检测模体的梯度场层面的厚度，磁共振通过检测模体中可提供足够信号的楔形厚度层后重建平面的响应最大值一半处的全宽度。采用本测试模体的各层正方形图像外侧沿着四条斜边的图像均可做出剖面曲线，剖面线的最大半高宽即是成像层的层厚，需要楔形角来进行计算^[9]。由于测量可以得到模体中央四边的四个层厚值，该值的非一致性变化程度（标准偏差与均值的比值）即为层厚非均匀性。检测方法：选择测量层厚的层面图像，将窗宽调至最小，调节窗位至层厚图像的斜面图像恰消失处，记录此时的窗位值；测量斜面图像邻近位置的信号值后，将窗宽值调整为记录的窗位值与信号值和的一半时，测量此时斜面成像的宽度，然后计算测量层厚。

空间分辨力是指MRI对解剖组织结构的分辨能力，量度将物体区分开来的能力，即成像系统区分开最小物体的本领^[7-8]。测试结果越小，说明分辨力越高。本测试模体是用高对比材料的有机玻璃以不同间隔和宽度做成的11对试验板，在该范围内测定空间分辨力。检测方法：选择测量分辨力的层面图像，调整窗宽和窗位，用视觉主观判断图像中能分辨清楚的最大线对数对应的尺寸。

空间线性（几何畸变率）是指MRI成像中对所显示的物体几何关系和物体实际之间的差异，借助设备的空间定位功能来确定，主要依赖于主磁场的均匀性和磁场的梯度^[11]。本测试模体中有各个立体方向上面固定间距的小孔，成像后显示出几何畸变的程度。检测方法：选择测量几何畸变率的成像层，使用MRI设备的测量距离功能，在影像上测量各个立体方向上的小孔直线距离，测量的距离和实际小孔之间最大差的绝对值即为几何畸变率。

低对比度分辨力是在直观评价MRI图像质量方面的重要指标，在目标与背景对比度较低时，将最小解剖组织结构区分开来并分辩的能力^[8]。在成像图像过程中，人体许多组织的信号强度相识或较弱。检测方法：选择测量低对比度分辨力的成像层，即有四组圆孔组成的模块，每组有三个相同深度的孔，其直径分别为4 mm，6 mm和10 mm，且四组孔的深度分别为0.5 mm，0.75 mm，1.0 mm和2.0 mm。调节图像的窗宽、窗位使图像细节最清晰，用视觉主观判断深度最小和直径最小的圆孔的像即低对比度分辨力。

共振频率的变化反映出静磁场大小的变化，测量磁场中心频率显得特别重要。在所有梯度场关闭的情况下，将测试模体置于MRI的中心，调节射频合成器的中心频率，使磁共振信号达到最大，此时的中心频率即为MRI设备的共振频率^[6]。在成像序列执行之前记录首次中心频率，运行一段时间后，调整MRI控制台面的操作软件，再次记录磁共振信号达到最大的中心频率。

MRI成像系统界面上对有规则形状的模体在水平和竖直方向测量结果的比值，显示出成像、打印胶片及实际情况的对称性及畸变率方面的信息。采用具有规则形状的模体（圆形或方形），在不产生畸变的情况下，所测纵横比应该趋于1，将视频显示系统上测定的纵横比与拷贝胶片上测定的纵横比进行比较，则可给出胶片导致影像畸变方面的信息^[6-7]。检测方法：采用本测试模体，控制界面显示系统上测定成像影像的纵横比与实际成像体的纵横比的偏差；然后测定打印胶片影像的纵横比与控制界面影像上测量的纵横比的偏差。

采用SMR170模体对MAGNETOM Skyra型磁共振（3.0 T）进行质量控制测试，采集图像使用自旋回波序列（SE），头部线圈，脉冲回波时间为20 ms，脉冲恢复时间为250 ms，视野（FOV）为250 mm × 250 mm，采集2次，测试部分图像见图1和图2。设置层厚分别为5 mm、8 mm和10 mm：测量层厚和非均匀性分别为5.2 mm/1.3%、8.3 mm/2.0%和10.4 mm/3.2%；图像信噪比和均匀性在矩阵为256 mm × 256 mm时，测量结果分别是103.2/98.3%、105.6/96.0%和110.2/96.4%，信噪比在矩阵为512 mm × 512 mm时的测量结果分别是102.6、104.8和106.2；空间分辨力在矩阵为256 mm × 256 mm时均为1 mm，矩阵512 mm × 512 mm时的结果分别为0.556 mm、0.556 mm和0.5 mm；低对比度分辨力均为可分辨直径4 mm、孔深0.5 mm的圆孔。几何畸变率在孔径间距为20 mm、40 mm、80 mm和100 mm处的测量结果分别为20.0 mm、40.3 mm、80.5 mm和100.8 mm。具体测试结果见表2。结合此次测试结果，初步建立起对应参数设置下的MAGNETOM Skyra型磁共振影像质量测试指标的基线值。

图 1 测量空间分辨力、低对比度分辨力、层厚、几何畸变率的成像图 　 注：图中a、b、c分别为层厚5 mm、8 mm和10 mm的图；图中d、e、f分别为层厚5 mm、8 mm和10 mm的图

图 2 测量均匀性、信噪比、几何畸变率的成像图

表 2 Table 2

表 2 MAGNETOM Skyra型磁共振影像质量测试结果 序号 测试指标 测试条件 测试结果 1 信噪比 层厚5 mm、矩阵256 mm × 256 mm 103.2 层厚8 mm、矩阵256 mm × 256 mm 105.6 层厚10 mm、矩阵256 mm × 256 mm 110.2 层厚5 mm、矩阵512 mm × 512 mm 102.6 层厚8 mm、矩阵512 mm × 512 mm 104.8 层厚10 mm、矩阵512 mm × 512 mm 106.2 2 影像均匀性 层厚5 mm、矩阵256 mm × 256 mm 98.3% 层厚8 mm、矩阵256 mm × 256 mm 96.0% 层厚10 mm、矩阵256 mm × 256 mm 96.4% 3 层厚 层厚5 mm 5.2 mm 层厚8 mm 8.3 mm 层厚10 mm 10.4 mm 4 层厚非均 匀性 层厚5 mm 1.3% 层厚8 mm 2.0% 层厚10 mm 3.2% 5 空间分辨力 层厚5 mm、矩阵256 mm × 256 mm 1 mm 层厚8 mm、矩阵256 mm × 256 mm 1 mm 层厚10 mm、矩阵256 mm × 256 mm 1 mm 层厚5 mm、矩阵512 mm × 512 mm 0.556 mm 层厚8 mm、矩阵512 mm × 512 mm 0.556 mm 层厚10 mm、矩阵512 mm × 512 mm 0.5 mm 6 几何畸变率 层厚5 mm、矩阵256 mm × 256 mm、 孔径间距20 mm 20.0 mm 层厚5 mm、矩阵256 mm × 256 mm、 孔径间距40 mm 40.3 mm 层厚5 mm、矩阵256 mm × 256 mm、 孔径间距80 mm 80.5 mm 层厚5 mm、矩阵256 mm × 256 mm、 孔径间距100 mm 100.8 mm 7 低对比度分辨力 层厚5 mm、矩阵256 mm × 256 mm 4 mm/0.5 mm 层厚5 mm、矩阵512 mm × 512 mm 4 mm/0.5 mm 8 共振频率 第一次测量（时间9：00 am） 123251830 Hz 第二次测量（时间14：00 pm） 123251841 Hz 9 纵横比 视频影像上测量的纵横比与实际成像体的纵横比 0.9938 胶片影像上测量的纵横比与视频影像上测量的纵 横比 0.9954

表 2 MAGNETOM Skyra型磁共振影像质量测试结果

加强MRI的状态检测和质量保证工作是提高其成像质量的有效措施^[13]。对MRI进行定期的质量保证检测，及时发现异常情况并及时修复，从而保证图像质量，进而保障患者和受检者的生命质量。

MRI设备安装后，其性能的稳定性和可靠性会随着使用时间和频度的增加而降低，图像质量可能无法准确地反映人体组织的解剖结构，医护人员无法清晰分辨出异常组织。结合本次对MAGNETOM Skyra型磁共振影像质量的测试结果，建立起各项检测指标（信噪比和几何畸变率除外）的基线值，可为后续检测提供一定的参考。当然，设备性能最佳的短期内联合多次测量的结果，建立的基线值更为可信和可靠。同时，本次研究对象仅选择了1台设备，结果有一定的局限性，后续将对该系列型号的设备多次测试与研究。由于MRI成像参数设置条件可能存在关联性，后续在检测过程中建议依据厂家给予的成像条件或者建立基线值的测试条件来进行各项指标的检测。

信噪比越高，图像越清晰也越利于临床诊断。查阅相关研究结果表明，影响SNR的因素有很多，比如主磁场强度、采集线圈、脉冲序列、TR、TE、采集次数、层厚、矩阵大小等^[14]。从本次检测SNR的结果来看，随着设置层厚的增加，SNR结果也增加，而影像均匀性基本上没有对应的变化规律；矩阵从256 mm × 256 mm换成512 mm × 512 mm后，对应的SNR结果降低。临床应用更为关注的是图像的空间分辨力，结合本次视觉主观判断的测试结果，其余测试条件不变的情况下矩阵越大，空间分辨力也越高。在采集矩阵为256 mm × 256 mm时，不同的层厚对应的空间分辨力的检测结果一致。增加矩阵大小可提高空间分辨力但降低了信噪比；减少矩阵大小、增加层厚等方法可提高信噪比，但也增加了采集图像的时间。因此，工作中应结合工作实际需求和效率来设定采集参数。本次选用了5 mm层厚，不同矩阵大小的参数条件对低对比度分辨力进行测试，视觉主观判断测试结果均为深度最小0.5 mm和直径最小的圆孔4 mm，具体见测试图1。结合视图1和图2中白亮的小孔径时用来测量空间线性（几何畸变率），借助操作界面的测距工具，分别量取固定间距小孔的距离。但是视觉量取距离的主观性较大，测量结果准确度有待进一步确认。同时，磁共振质量控制正趋于自动分析检测和评价^[15-16]，为检测人员提供快速、准确、稳定的检测结果，有助于今后有序开展MRI设备质量控制工作。

对MRI进行全面的数据检测，才能从客观上正确评价其影像质量，进而达到质量控制的目的。结合此次测试结果、经验和相关标准，未来评价磁共振图像质量可能需要注意以下问题：①增加或完善低对比度分辨力、磁场强度变化、定位光精度等指标的评价；②高场强下（≥ 3.0 T），模体内介质会随着磁场强度升高而造成磁敏感大幅提升，现有的检测方法及设置参数可能造成图像信号饱和；③测量空间分辨力时需分别对X和Y方向摆放模体和扫描，增加了检测的时间和摆位难度；④场所磁屏蔽效能符合要求后，影像质量检测指标才能真实反应MRI的性能；⑤国内检测MRI的影像质量模体基本上依赖于进口^[17-18]，随着MRI设备的更新换代，部分模体未能满足现场实际测量的摆位（无法水平摆位等）和应用（尺寸和形状不符等）；⑥PET-MR和MR-Linac等大型设备的研发和临床应用，亟需研发更加完善的检测模体和对应评价的国家标准。

因此，完善MRI影像质量检测指标，研发出功能全面、使用方便的检测模体和对应的测试方法，加强检测过程中的质量控制工作，制定适合国内外MRI影像质量检测的标准，是未来MRI质量控制工作的重点方向。