JJF(浙) 1157-2019 医用磁共振成像系统校准规范

医用磁共振成像系统校准规范CalibrationSpecificationofMedicalMagnetic2019-01-14发布2019-01-20实施JJF(浙)1157-2019医用磁共振成像系统CalibrationSpecificationforMedicalMagneticResonanceImaging(MRI)参加起草单位：飞利浦(中国)投资有限公司JJF(浙)1157-2019本规范主要起草人：毛定立(浙江省计量科学研究院)陈灿(浙江省计量科学研究院)梅杰(浙江省计量科学研究院)参加起草人：胡鹏程(飞利浦(中国)投资有限公司) 1 22引用文件 23术语和计量单位 2 35计量特性 35.1信噪比 35.2图像均匀性 35.3空间线性 45.4空间分辨力 45.5低对比分辨力 4 45.7纵横比 45.8主磁场强度 46校准条件 46.1环境条件 56.2测量标准及其他设备 57校准项目与校准方法 57.1信噪比 57.2图像均匀性 57.3空间线性 57.4空间分辨力 67.5低对比分辨力 67.6层厚 67.7纵横比 87.8主磁场强度 88校准结果表达 99复校时间间隔 9附录A校准原始记录(推荐)格式样式 9附录B校准证书内页(推荐)格式样式 附录C示值误差测量结果的不确定度评定示例 附录D磁共振计量性能模体 JJF(浙)1157-20191本规范依据JJF1001-2011《通用计量术语及定义》、JJF量校准规范编写规则》编制。引用了WST263-2006《医用磁共振成像(MRI)设备影像质量检测与评价规范》的部分技术要求和参考了YY/T0482-2010《医疗成像磁共振设备主要图像质量参数的测定》部分方法。本校准规范代替了JJG(浙)80-2005《医用磁共振成像系统》检定规程，与原规程相比量程由原来的1.5T扩大到3.0T,修订了1.5T磁共振信噪比的技术要求，增加了3.0T磁共振均匀性及信噪比的技术要求，细化了磁场强度的技术要求。2JJF(浙)1157-2019本规范适用于医用磁共振成像系统(MRI)的校准。2引用文献WS/T263-2006《医用磁共振成像(MRI)设备影像质量检测与评价规范》YY/T0482-2010医用诊断磁共JJF(京)30-2002医用磁共振成像系统检测规范。AAPMReportNo.28,1990.Determinationofsignal-to-noiseration(SNR)inDiagnosticMagneticResonanceImages.NEMAstandardsPublicationNo.Ms1,1989.Determinationoftwo-dimensionalgeometricdistortioninDiagnosticMagneticResonanceImages.NEMAstandardsPublicationNo.Ms2,1989.DeterminationofImageuniformityinDiagnosticMagneticResonanceImages.NEMAstandardsPublicationNo.Ms3,1989.3术语和计量单位3.1术语3.1.1信噪比SNR(Signal-to-NoiseRatio)信号为感兴趣区中信号强度的平均值减去背景区域像素的信号强度平均值。噪声为感兴趣区内信号强度的标准偏差。信噪比为信号强度与噪声的比值。3.1.2图像均匀性Uniformity3.1.3空间线性SpatialLinearityJJF(浙)1157-20193任何成像系统的图像中出现的几何形变的程度。几何形变可以是图像中相对于已知位置的偏移或图像中任意处两点之间距离测量值相对于实际值的偏差。3.1.4空间分辨力SpatialResolution在没有严重噪声时测量成像系统对两个相邻物体的分辨能力。当物体产生信号强度与背景信号强度相近时，成像系统对物体的分辨能力。3.1.6层厚Slicethickness断层分布的半高全宽值(FWHM)。断层分布的定义为磁共振成像系统对于垂直穿过成像层的运动点源的响应。全部宽度的十分之一(dFWHM)是断层分布的另一个描述。3.2计量单位3.2.2分辨力的单位及符号计量单位：线对每厘米，符号：Lp/cm。3.2.3磁场强度的单位及符号计量单位：特斯拉符号：T。4概述医用磁共振成像系统主要由磁体、梯度系统、射频系统、计算机成像系统5计量特性5.1信噪比5.1.1头部扫描条件，模体的直径不小于160mm的磁共振性能模体，见附录B。0.5T(含)以下的磁共振成像系统的信噪比应不小于50;0.5T至1.0T(含)磁共振成像系统的信噪比应不小于80;1.0T至1.5T(含)磁共振成像系统的信噪比应不小于120;1.5T以上的磁共振成像系统的信噪比应不小于150;5.2图像的均匀性JJF(浙)1157-201945.2.1头部扫描的有效视野(FOV)为250mm,选取圆的直径不小于160mm,横断面的均匀性应不小于85%;冠状面的均匀性应不小于80%;矢状面的均匀性应不小于75%。5.3空间线性5.3.1有效视野(FOV)为250mm时，磁共振成像系统的空间线性变化应小于5.4空间分辨力5.4.1新安装的磁共振成像系统，有效视野(FOV)为250mm时，要达到厂家的5.4.2运行中的磁共振成像系统，有效视野(FOV)为250mm时，用256×256采集矩阵，最小分辨力不小于5Lp/cm。5.5低对比分辨力5.5.1新安装的磁共振成像系统，有效视野(FOV)为250mm时，用256×256采集矩阵，低对比分辨力应能分辨直径4.0mm深度为0.5mm的圆孔。5.5.2运行中的磁共振成像系统，有效视野(FOV)为250mm时，用256×256采集矩阵，低对比分辨力应能分辨直径6.0mm深度为0.5mm的圆孔。5.6层厚标称层厚≥5.0mm时，实际值与标称值之差的绝对值不大于1.0mm。5.7纵横比有效视野(FOV)为250mm时，影像上测量的纵横比与实际纵横比的偏差应不大于5%。5.8静磁场强度应不超过2%,永磁磁场强度偏差应不超过5%。注：以上计量特性要求仅供参考，不作为判定依据。6校准条件6.1环境条件6.1.1环境温度：(15～25)℃。6.1.2相对湿度：(30～85)%。5JJF(浙)1157-20196.1.3无明显影响校准结果的振动、电磁干扰。6.2测量标准及其它设备6.2.1磁场强度计：准确度为±0.1ppm。6.2.2磁共振多功能计量性能模体，见附录B。6.2.31.5T(含)以下用含有硫酸铜介质的模体，1.5T以上用合成油介质模体。7校准项目与校准方法7.1扫描条件校准时磁共振成像系统的扫描条件见附录A7.2信噪比(SNR)7.2.1对充满均匀液体的模体进行扫描，所测量感兴趣区约为250个像素点，其位置在图像的中心：式中：M——感兴趣区域内信号强度平均值减去周围背景的信号强度平均值；SD——感兴趣区域内信号强度的标准偏差。7.3图像的均匀性7.3.1对充满均匀液体的模体进行扫描，在感兴趣区里选取九个测量区，分别为约为200个像素点，距离边缘约为1cm,确定每个测量区的信号强度平均值。7.3.2选取上述九个测量区的信号强度最大值和最小值，分别按下式计算差值和中值及图像的均匀性：式中：Smx为最大的信号强度值；Sm;为最小的信号强度值；6JJF(浙)1157-2019△为信号强度最大值和最小值的差值的一半；S'为信号强度最大值和最小值的中值；U为图像的均匀性。7.4空间线性7.4.1测量模体图像中纵、横、斜的尺寸。7.4.2根据所测量的结果，按下式计算空间线性：式中：L为空间线性；空间分辨力7.5.1测量模体中的高对比分辨力组件。7.5.2将窗宽调至最小，窗位调至能分辨出最小的一组线对。低对比分辨力7.6.1测量模体中的低对比分辨力组件。7.6.2将窗宽和窗位调至合适的位置，能分辨出最小的一组圆孔。7.7.1楔子法1)拍摄两款独立的楔子板(用塑料等不发出信号的材质组成),如图1所示：图1楔子法的影像图2)将与楔子底边平行的方向作为X,摄影面内与X垂直方向作为Y。楔子的倾斜面对于X-Y平面构成角度α。7JJF(浙)1157-20193)在包含倾斜面的X-Y平面平行的断面处拍得图2的画像。图2楔子法拍摄的MRI图像4)将上述信号强度按顺序用式(7)进行差分，用消波原理求出dFWHM值。7.7.2倾斜板测量用倾斜板测量，如图3所示：将窗宽调至最小，调节窗位为倾斜板信号强度与背景信号强度之和的一半，测量图像中倾斜板的尺寸。图3倾斜板的测量示意图d-扫描厚度；L,L₂一实际测量层厚7.8纵横比7.8.1测量模体的外径，将窗宽、窗位调至最佳时，测量模体中扫描的圆截面纵向和横向的示值。8JJF(浙)1157-20197.8.2根据所测量的结果，按式(7)计算纵横比：将特斯拉计至于线圈中心区域，读取特斯拉计示值，重复测量三次，按公式(8)计算误差：式中：△B——磁场强度误差，%;8校准结果按本规范进行校准，出具校准证书。校准证书应包括JJF1071-2010中所要求的内容，证书内页推荐格式见附录A。9复校时间间隔建议复校时间间隔不超过12个月，各单位根据实际使用情况，自行决定复9JJF(浙)1157-2019附录A校准条件：脉冲序列自旋回波(SE)扫描矩阵重复时间(TR)显示矩阵256×256&512×512回波时间(TE)视野(FOV)平均次数2层厚背景编码方向结果123456789信噪图像的均匀性USAPU=/SU=/信噪图像的均匀性USHFU=/SAPU=/信噪图像的均匀性USHFU=/SU=/水平竖直空间线性标称值正反正反正反正反正反正反测量值线性度空间分辨力矩阵Trs正Trs反Sag正Sag反Cor正Cor反低对比分辨力洞的深度洞的直径层厚上下左右平均值窗宽，窗位//正向反向纵横比水平正水平反竖直正竖直反纵横比正纵横比反////////////主磁场强度以下空白JJF(浙)1157-2019附录B一、检测条件线圈头部扫描矩阵256×256脉冲序列自旋回波显示矩阵(Reconstructionmatrix)256×256&512×512重复时间(TR)500ms视野(FOV)250mm回波时间(TE)层厚(Slicethickness)平均次数(NEX)2层间距(Slicegap)/二、检测项目和结果测试项目技术要求横断面冠状面矢状面信噪比相位和频率编码正方向1.5T以上(含)≥1501.5T以下≥50相位和频率编码反方向图像均匀相位和频率编码正方向横断位≥85%冠状位≥80%矢状位≥75%相位和频率编码反方向空间分辨力相位和频率编码正方向相位和频率编码反方向纵横比相位和频率编码正方向相位和频率编码反方向层厚相位和频率编码正方向标称厚度≥5mm允差为1mm<5mm,允差为0.5mm相位和频率编码反方向空间线性水平相位和频率编码正方向1.0T以上(含)<2.0%1.0以下<5%相位和频率编码反方向低对比分辨力孔直径孔深度(mm)相位和频率编码正方向应能分辨出直径为6.0mm、深度为0.5mm的圆孔10mm(正)相位和频率编码反方向10mm(反)相位和频率编码正方向相位和频率编码反方向6mm(反)相位和频率编码正方向相位和频率编码反方向注：表格中可分辨的填Y,不可分辨的填N。主磁场强度主磁场强度允差为±5%标称主磁场强度实测主磁场强度三、主磁场强度测量的扩展不确定度以下空白。JJF(浙)1157-2019医用磁共振成像系统(MRI)主磁场强度测量不确定度的评定1.1环境条件：常规使用条件。1.2测量标准：场强测试仪实验室的计量标准器序号设备名称技术性能1场强测试仪测量范围：(0.2～3.0)TMPE:±5×10⁶T1.3被测对象：主磁场强度。1.4测量方法：使用场强测试仪测量医用磁共振成像系统主磁场强度，并通过计算得到主磁场强度。1.5评定结果使用：符合上述条件测量结果，可直接使用本不确定度的评定结果，若条件不完全符合可使用本评定方法。2.数学模型T=T₀式中T——MRI的标称主磁场强度To——磁场强度计的读数3.灵敏度4.输入量的标准不确定度评定JJF(浙)1157-2019本测量的主要不确定度来源有：标准器引入的不确定度，探头放置偏差引入的不确定度，重复性引入的不确定度以及传递标准稳定性引入的不确定度。分别分析如下：4.1标准器引入的不确定度分量u₁我们所使用的场强测试仪最大允许误差±5×10⁶T,在此区间内的变化可认为服从均匀分布，包含因子取√3,即半宽度a=5×10⁶T,因4.2探头放置偏差引入的不确定度u₂根据经验值。在MRI主磁场测量中由于探头放置引起的测量误差为±5×10⁶T。按均匀分布。包含因子取√3,即半宽度a=5×10T,4.3由测量重复性引入的不确定度分量u对于一稳定的测量对象，重复10次，测量其主磁场强度。数据JJF(浙)1157-2019实验标准偏差,实际测量时取一次读数为测量结果，因此得到：u₃=1.0×10⁷T由于仪器的分辨率是1.0×10⁷T与重复性相等，故采用重复性作为分量进入不确定度计算4.4由传递标准稳定性引入的不确定度分量u此次比对在测量同时我们采用一套高精度场强测试仪对传递标准稳定性进行考查，重复10次，测量其主磁场强度。数据如下表：其最大差值△=3×10⁷T,按均匀分布。包含因子取√3,即半宽度a=1.5u₄=0.9×10⁷T4.5外部环境干扰引入的不确定度u₅根据经验在MRI主磁场测量中外部环境干扰(电磁干扰、振动、屏蔽等)最大偏差为±1.0×10-⁵可估计为：按均匀分布得到u₅=5.8×10⁶T5.标准不确定度汇总表标准不确定度来源相对标准不确定度JJF(浙)1157-2019标准器引入的不确定度分量2.9×10-⁶T探头放置偏差引入的不确定度2.9×10⁶T由测量重复性引入的不确定度分量传递标准稳定性0.9×10⁷T外部环境干扰5.8×10-⁶T合成标准不确定度