磁共振波谱质量控制现状和影响因素分析

王柯柯，倪 萍，陈自谦

磁共振波谱质量控制现状和影响因素分析

王柯柯，倪 萍，陈自谦

目的：了解磁共振波谱质量控制的现状，分析不同因素对磁共振波谱质量控制的影响。方法：总结国内外磁共振波谱质量控制研究情况，从系统性能、磁场均匀性、采集方法和序列参数4个方面探讨了不同因素对磁共振波谱质量的影响。结果：根据研究过程中出现的各种问题，给出了相应的解决方法。结论：该方法为磁共振波谱质量控制的研究提供了思路，并为接下来的研究提供参考。

磁共振波谱；水模；质量控制

0 引言

磁共振成像（magretic resonance imaging，MRI）已经逐渐在我国普及，其广泛的临床应用明显地提高了医疗诊治水平。磁共振成像具有无创、良好的软组织对比能力，对解剖结构的清楚显示能力奠定了在现代医学中的重要作用。磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy，MRS）能够在活体上选择性地、无创地定量测量组织内化学成分与结构、化学环境变化、分子的存在状态，这是其他成像技术无法实现的，使人类的视野向人体功能代谢变化的更深层次拓展。磁共振波谱是目前唯一能够无创性研究人体内部器官及组织代谢、生理生化改变的定量分析方法，是一种十分有潜力的活体生化分析方法，其应用完全有可能使影像学医生把对组织结构改变的观察和机体代谢功能的研究结合起来。从临床角度上看，磁共振成像主要显示组织器官的影像改变，磁共振波谱主要提供生化代谢分析[1-3]。

随着高场强磁共振的普及，磁共振波谱的优势逐渐凸显出来，在临床的应用也越来越广泛。近年来在神经系统测定能量代谢的神经元标记物、基因表达物、脑代谢物等相关测定技术方面，磁共振波谱显示出越来越多的优势。同时磁共振波谱在脑部肿瘤、癫痫、Alzheimer症、前列腺等疾病中的检查研究中显示出巨大的潜力。

1 磁共振波谱质量控制现状

磁共振成像方面的质量控制在我国开展的较晚，即使在一些大中型医院对于磁共振的质量控制体系也不是很健全。磁共振波谱对于设备的要求比常规磁共振成像更加苛刻，尤其是磁共振设备的磁场均匀性、抑水和抑脂水平如果达不到要求，就可能得不到可用于诊断的波谱。国外磁共振的质量控制发展较早，磁共振系统的质控体系已基本完善，但专门对磁共振波谱的质量控制相对较少。我国磁共振的研究和临床应用虽然与国外相差不大，但由于缺乏质量控制的理念与制度，所以磁共振的质量控制相对来说起步较晚。这些年由于军队对于磁共振的质量控制逐渐重视，国内磁共振的质控也不断走向规范化和标准化。国内利用ACR（American College Radiology，美国放射学会）体模逐步完善磁共振质量检测体制，检测的主要技术指标是信噪比、空间分辨力、密度分辨力、层厚、几何线性、图像均匀性等[4-6]。磁共振波谱检查有其特殊性，是作为一个独立的磁共振检查项目存在，所以我们不能利用常规的磁共振质量检测标准来评价磁共振波谱系统。国内一些学者对于磁共振波谱质量控制方面有过一些研究，却没有系统的操作说明和完整的流程规范，相关的文献报道也很难检索到。本研究旨在利用专用波谱水模开展质量检测项目，使我们对磁共振波谱系统进行科学、合理的质量控制，可以更加敏感地检测到影响磁共振波谱质量的各种因素，客观地评价磁共振波谱系统的稳定性，从而指导临床工作者及时对不良事件做出处理，使磁共振系统得以高效运行，保证所产生的影像数据真实、准确、可靠，这对临床和科研来说具有重要意义[7]。

2 影响磁共振波谱质量的因素

在实际的临床波谱检查中，会出现各种因素影响磁共振波谱的质量。而且用磁共振波谱水模进行质量检测的过程中也会出现各种参数影响检测的结果。采用何种参数来评价磁共振波谱系统的优劣是我们需要考虑的问题，在研究过程中可以模拟实际情况中出现的干扰环境来评估外部条件的干扰。质量检测的参数选择中我们通过设置不同参数来优化检测参数，现介绍如下。

2.1 系统性能

磁共振系统本身结构复杂，任何一处异常都可能造成磁共振检查结果不准确。磁共振波谱对磁场均匀性要求更加苛刻，根据拉莫尔方程，当静磁场强度B0发生改变时，磁共振的共振频率就会发生变化。这就提醒我们当检测到中心频率漂移时，应及时对系统进行质量检测。对于超导磁共振，确保冷头、氦压机、水冷机组成的制冷系统正常运转，是保证强磁体的超导状态以及磁共振波谱质量的一个重要因素。同时射频线圈接口的接触问题、梯度线圈稳定性等都是保证磁共振波谱质量可靠的重要因素。

2.2 磁场均匀性

磁共振增强成像和磁共振动态检查中，大部分注射的造影剂为Gd-DTPA。Gd-DTPA作为一种顺磁性对比剂，会影响磁场的均匀性。在给患者注射造影剂时，经常会出现打爆针的情况，使造影剂滴漏到检查床，如果污染情况严重，不仅会影响磁共振的波谱质量，而且会使常规磁共振图像中出现严重伪影。通过定期的质量检测可以提醒操作人员对检查床、线圈、地面进行清洁保养，排除造影剂对磁共振波谱质量的干扰[8]。

在磁共振波谱检查中，患者身上的磁性物品对磁共振图像也会造成很大影响，所以在检查前影像科技师都会要求患者取掉金属品。尽管如此，在实际操作中，还是会有个别患者身上会有一些金属制品，如衣服上的纽扣、拉链、硬币等。在对磁共振进行日常维护检查时，有时会发现在磁共振设备机壳上吸附有硬币等铁磁性物品。这些铁磁性物品直接影响了磁场的均匀性。对波谱质量的影响可以利用水模进行测量，即在水模不同距离放置硬币然后进行波谱采集，排除了患者个体差异的影响，可以直观地反映这些金属制品对于波谱质量的影响。这就可以帮助操作人员及时发现问题，对设备进行检查。

2.3 采集方法

磁共振波谱检查常见的有单体素波谱（singlevoxel spectroscopy，SVS）和化学位移成像（chemical shift imaging，CSI），即多体素波谱2种技术，它们的定位特征不同。使用SVS测量，可以采集到小的感兴趣容积（volume of interest，VOI）的磁共振波谱；使用CSI测量，可以在VOI矩阵中采集若干波谱。2种方法应用于不同的临床实践，各有优劣。SVS能够提供比CSI更准确的定位，并且可以得到更高质量的波谱，也可以产生更好的匀场效果；而CSI比SVS检查的区域更大，多用于多病灶的检查。另外，CSI技术可以检查VOI中的代谢物的分布。尽管一些学者认为磁共振波谱检测中使用SVS测量结果评价磁共振系统更加准确，但对于波谱的质量控制方面究竟用何种方法对磁共振系统进行质量检测还没有明确的依据，这也是磁共振波谱质量控制研究接下来需要探讨的问题[9]。

2.4 序列参数

SVS技术和CSI技术是基于自旋回波序列（echo time，SE）或激励回波脉冲序列（stimulated echo acquisition mode，STEAM）的序列，这就又需要我们在磁共振波谱的质量控制中考虑究竟是采用哪一种序列进行测量。相对于STEAM序列，SE序列信噪比更高，但对于弥散不敏感；而STEAM序列对于射频系统要求较低，可以使用较短的回波时间测量。在2种序列中，参数设置不同又会产生不同的波谱结果。例如回波时间（echo time，TE）的长短直接影响代谢物信号的强度，从而影响评价的结果。这就需要在磁共振波谱质量控制序列上考虑不同参数对于测试结果的影响。

3 讨论

磁共振波谱作为磁共振的一个重要检查项目，其质量控制也非常重要。通过对磁共振波谱质量控制的研究，我们也发现了很多问题，虽然磁共振机器中带有磁共振波谱的专用检测水模，但没有相应的操作流程，这就需要根据临床实践发现问题，并制定与之对应的质控流程和标准。

同时在利用磁共振波谱水模进行磁共振波谱质量检测的过程中也有一些事项需要我们注意。首先，应避免开机后马上进行质量控制检测，在利用水模进行检测时按照水模上十字进行定位，整个检测过程中避免水模晃动，保持水模的稳定。其次，在使用

（▶▶▶▶）（◀◀◀◀）水模进行质控检测时，要将系统默认的温度改为水模的温度（GE1.5T磁共振波谱水模上自带有温度试纸），因为不同温度下代谢物的共振频率不同，避免水模从温度不同的房间拿到磁共振检查室直接进行质量检测。最后，每次进行磁共振波谱检测选择感兴趣区域时不要移动默认位置，这样可以保证每次检测的位置相同。

预饱和带是否会影响检测结果的准确性和客观性也是后续研究的问题。同时，操作中是否使用自动匀场和手动匀场等条件也是需要考虑的问题，因为这些条件有可能会引入人为主观因素的干扰，从而会影响评价磁共振系统的客观准确性[10]。

对于究竟利用检测结果的哪些数据来评价系统才能更加准确、全面也是摆在研究者面前的问题。除了记录发射增益、中心频率这些常规的参数外，对于磁共振波谱还有半高宽、水抑制百分比等参数。评价谱线质量有些文献利用CrSNR（Cr信号强度与噪声标准差之比），比值过低则影响临床诊断质量，应重新调整系统。

进行磁共振波谱质量控制必须有一整套完善的流程来规范我们的操作，这需要国内研究者不断摸索并填补磁共振波谱质量控制这部分的空白。

4 结语

随着磁共振研究的不断深入、质量控制的标准不断完善，我们可以预见在不远的将来磁共振波谱的质量控制作为磁共振质控的一个重要组成部分也将被不断完善。

[1] 韩鸿滨.临床磁共振成像序列的设计与应用[M].北京：北京大学医学出版社，2007.

[2] 石明国.现代医学影像技术学[M].西安：陕西科学技术出版社，2007.

[3] Brandao L A，Domingues R C.脑磁共振波谱成像[M].天津：天津科技翻译出版公司，2005.

[4] 白玫，李坤成，陈楠.浅谈磁共振成像系统的质量控制参数与测量[J].中国医疗设备，2008，23（7）：45-47.

[5] 蔡杰，张晨，杨斌，等.磁共振成像系统日常质量保证与质量控制的初步认识[J].中国医疗设备，2008，23（7）：143-146.

[6] 李成，葛剑徽.MRI质量检测图像参数自动评价系统的设计分析[J].医疗卫生装备，2013，34（10）：25-26，34.

[7] van der Graaf M，Julia`-Sa e M，Howe F A，et al．MRS quality assessment in a multicentre study on MRS-based classification of brain tumours[J]．NMR Biomed，2008，21（2）：148-158.

[8] 张苗，李坤成，卢洁.顺磁性对比剂Gd-DTPA对短暂性脑缺血性发作1H MRS的影响[J].放射学实践，2007，22（3）：238-241.

[9] 朱成梁，唐志洋，王亚非.脑肿瘤磁共振波谱成像检查中的质量控制[J].实用医学影像杂志，2010，11（4）：208-209.

[10] 李永，刘新球.盆腔磁共振成像技术的临床应用研究[J].医疗卫生装备，2014，35（4）：74-76.

（收稿：2014-09-05 修回：2015-01-11）

（栏目责任编校：李 影）

Present situation and influencing factors for quality control of magnetic resonance spectroscopy

WANG Ke-ke1,2,NI Ping1,CHEN Zi-qian3
(1.Department of Medical Engineering,Fuzhou General Hospital of Nanjing Military Area Command,Fuzhou 350025, China;2.Hospital of No.71622 Unit of the PLA,Xuchang 461000,Henan Province,China;3.Department of Medical Imaging,Fuzhou General Hospital of Nanjing Military Area Command,Fuzhou 350025,China)

ObjectiveTo make clear the present situation of the quality control of magnetic resonance spectroscopy(MRS), and to analyze the influences of the factors on MRS quality control.MethodsThe studies on MRS quality control in foreign countries and China were summarized,and the influencing factors for MRS were discussed from the aspects of system performance,field homogeneity,acquisition method and sequence parameter.ResultsThe problems in the study and the countermeasures were put forward.ConclusionSome idea and references are provided for the study of MRS quality control.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（8）：107-108，121]

magnetic resonance spectroscopy;phantom;quality control

R318.6；TH774

A

1003-8868（2015）08-0107-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.08.107

军事医学计量专项课题（2011-JL2-014）

王柯柯（1992—），男，技师，主要从事磁共振质量控制方面的研究工作，E-mail：546704639@qq.com。

350025福州，南京军区福州总医院医学工程科（王柯柯，倪 萍），医学影像科（陈自谦）；461000河南许昌，解放军71622部队医院（王柯柯）

倪 萍，E-mail：511091680@qq.com