MR空间精度测试体模与图像校正方法

目的 观察自行设计的MR空间精度测试体模及图像校正方法在临床MRI定位精度方面的应用价值。方法 根据MR质量控制标准设计并校验体模,对试验获取的MRI进行预处理、特征提取、检测与校正,提取空间各控制点的失真参数,计算几何畸变情况并校正失真。比较美国放射学会（ACR）与自制体模在相同试验条件下几何畸变率的一致性,分析MR设备几何畸变情况及校正方法的有效性。结果 相同试验条件下,自制体模与ACR体模的几何畸变率一致性良好（ICC>0.96）。校正前试验控制点位置与已标定控制点位置差异有统计学意义（P<0.05）。将体模置于MR设备成像时,所得MR图像存在一定程度几何畸变。校正后试验控制点位置与已标定控制点位置差异无统计学意义（P>0.05）。结论 自制体模能满足临床MR质量监控需求。通过检测与校正几何失真,可在一定程度上保障MRI定位精度,为临床诊断疾病及放射治疗计划提供辅助依据。     

MRI设备磁场均匀性评估方法探讨及实践

目的 探讨MRI设备磁场均匀性评估方法与实践操作步骤,为临床质量控制提供技术参考。方法 基于MRS模体和32 cm的匀场球模,分别采用波谱峰值法和带宽差值法两种磁场均匀性检测方法检测本单位放射科的MRI设备。结果 MRS模体的半高宽值为0.08 ppm,32 cm匀场球模在带宽差值法下单层冠状位,矢状位和轴位的磁场不均匀值分别为0.15 ppm、0.08 ppm和0.18 ppm。结论 所检测MRI设备磁场均匀性良好,符合磁场均匀性检测标准。     

多中心扩散MRI的质量控制

目的 探讨多中心扩散MRI的质量控制方法。方法 针对全国各地共8个中心相同MR机型开展多中心质量控制研究,采用相同类型水模,扫描序列和参数完全一致,分析各中心的磁场不均匀性、SNR、奈奎斯特鬼影、畸变以及FA。结果 8个中心的MR设备性能稳定性较好。所有质控参数中,奈奎斯特鬼影的波动相对较大（变异系数>15%）。同一中心各参数差异无统计学意义（P均>0.05）,而不同中心各参数差异有统计学意义（P<0.001）。主成分分析表明,中心D与中心F各参数与其他中心的差异相对较大。结论 同机型MR设备的多中心数据质量存在异质性。质量控制分析有助于保障扩散MRI的数据质量,为多中心大样本实验数据提供保障。     

基于液体传导方法的CT心脏动态体模的定量研究

目的 利用液体传导方法研制CT心脏动态体模，以定量分析心率对多层螺旋CT（MSCT）心脏成像质量的影响。方法 设计可产生任意流动状态的心脏信号模拟装置，根据CT质量控制标准设计心脏体模；利用可见光模拟方法调试系统以确定精度。对受检设备进行CT实验，对实验获取的图像进行处理，并结合医师对图像质量的评分，分析心率对心脏器官成像质量的影响。结果 只考虑心率因素时，图像质量与心率呈负相关（r=-0.77，P<0.05）；当心率低于70次/分时，心脏运动对图像的质量影响较小。实验用设备检测结果与GE公司研制的标准量具动态心脏模体一致。结论 自制心脏体模可定量分析心率对MSCT心脏成像的影响，可作为心脏成像质量评价的工具。     

乳腺计算机X射线摄影图像质量和剂量最优化研究

目的 比较数字乳腺系统中手动曝光与自动曝光控制(AEC)下图像质量的差异,观察图像后处理在改善图像质量和降低受检者辐射剂量方面的作用。方法 分别选用CDMAM 3.4模体和TORMAM模体,在一套乳腺CR系统中选取5个不同厚度,每一个厚度分别为1次全自动曝光和3次手动曝光,手动曝光的剂量分别为AEC剂量的80%、60%和40%。由3名放射技师对模体影像进行2次评分,一次直接对原始图像评分;另一次对图像进行后处理以符合最佳显示条件并评分。比较手动低剂量曝光的影像与AEC曝光的影像质量的差异。结果 CDMAM 3.4模体中影像质量因子(IQF)测值表明,经过后处理的图像质量优于未处理时,部分低剂量图像的质量经过处理后优于AEC曝光剂量的图像。对于不同厚度的模体,通过手动改变曝光参数降低曝光量以及图像后处理,可降低受检者辐射剂量20%~60%。在TORMAM模体中,图像后处理对于纤维丝细节和圆形细节改善显著(P<0.001),而对于颗粒群细节无明显改善(P=0.74)。结论 乳腺CR数字摄影中,通过图像后处理可以改善图像质量,并在保持图像质量的同时降低受检者辐射剂量。     

基于经食管三维超声的3D打印模型评价左心耳解剖

目的 探讨经食管三维超声心动图（3D-TEE）作为左心耳（LAA）三维（3D）打印数据源的可行性及超声3D打印模型的准确性,并评价3D打印模型对特殊解剖形态LAA封堵手术的指导价值。方法 回顾性分析18例因心房颤动接受LAA封堵术的患者资料,包括LAA的3D-TEE和CT容积图像数据。对3D-TEE数据进行后处理,并使用弹性材料制作LAA的3D打印模型。采用3D打印模型评价LAA解剖分型与分叶分型,测量LAA开口的最大径、最小径及深度,并与3D-TEE及CT容积图像结果进行对比。在封堵困难的特殊形态LAA模型上进行封堵器释放试验。结果 对18例患者均成功进行超声数据后处理并获取LAA 3D打印模型。应用3D打印模型与CT容积图像对LAA进行解剖分型及分叶分型的一致性均较高,Kappa值分别为0.92和0.83。且3D打印模型对LAA开口最大径、最小径及深度的测量值与3D-TEE测量值差异均无统计学意义（P均>0.05）。18例中2例为特殊形态LAA,均通过3D打印模型进行封堵伞释放模拟出术中封堵过程。结论 基于3D-TEE的LAA 3D打印技术具有较高的可行性及准确性,有助于指导特殊形态LAA的个性化封堵。     

SPECT/CT图像配准测试方法

目的 提出SPECT/CT一体机中SPECT和CT图像配准精度的测试方法。方法 试验模体由立方体构形的8个点源构成,点源由放射性同位素和碘对比剂制备,在SPECT和CT上均可清晰成像,模体构形和尺寸可代表典型的临床应用条件。首先选用具有临床代表性的实验条件和参数,对模体分别行SPECT和CT成像。对图像分别进行分析,得到点源空间坐标,计算配准精度;以点源最大值像素点为中心,得到3个坐标方向的一维分布,分别计算分布重心作为对应方向的坐标值。结果 本文提出的方法在GE和Philips的主流SPECT/CT产品上进行验证,点源都可在SPECT和CT图像中完整成像,测试和分析方法的精度达0.1 mm以上。结论 该实验方法可为SPECT/CT产品性能评估和质量控制提供方法基础。     

冷热交替肿瘤治疗仪对可视化仿组织体模的消融效果

目的 观察冷冻与射频加热交替对仿组织体模的消融效果。方法 制作与生物组织特性相似的可视化仿组织体模聚丙烯酰胺凝胶(PAG),采用二维超声观察体模的制备质量。将制备好的体模分为单独冷冻组、单独射频加热组和冷热交替组,每组3个体模。采用冷热交替肿瘤治疗仪对体模进行消融,比较3组体模内形成的消融区形态及大小。结果 仿组织体模超声显像呈均匀的无回声区。冷热交替组体模的蛋白质变性,内部形成长约(3.8±0.6)cm,宽约(2.9±0.4)cm的长椭圆形乳白色消融区,大于单独冷冻组或单独射频加热组体模内形成的消融灶。结论 仿组织体模可以作为模拟人体消融治疗的理想材料。冷热交替治疗可使蛋白质变性更彻底,其消融范围也更大。     

并行采集技术在1.5T 8通道相控阵线圈头颅3D TOF MRA中的优化:体模研究

目的 探讨并行采集技术（ASSET）在8通道相控阵线圈头颅水模3D TOF MRA中的应用及伪影消除方法,优化3D TOF MRA扫描方案。方法 使用MRI专用标准头颅水模,通过对ASSET加速因子（R值）、相位FOV（FOVp）、扫描FOV（FOVs）以及校准FOV（FOVc,分别为30 cm×30 cm、35 cm×35 cm和40 cm×40 cm,对应A、B、C组）的调整与组合对水模进行3D TOF MRA扫描,测量两侧卷褶伪影间的最短距离（D）及图像SNR,记录各组图像的扫描时间和相位方向分辨率（Rp）,寻找最优参数组合。结果 随FOVc增大,ASSET伪影逐渐加重;随着FOVs和FOVp增大以及R值减小,卷褶伪影间距D值逐渐增大直至消失。R值及FOVp不变时,扫描时间不变;当R值固定时,SNR随FOVs及FOVp增大而增高;当FOVs及FOVp固定时,SNR随R值增大而降低;Rp随FOVs及FOVp增加而降低。结论 使用ASSET技术需要选择适当的R值与相应的FOVc、FOVs及FOVp;上述条件下,FOVc为35 cm×35 cm,FOVs为28 cm×28 cm,FOVp为0.75,R为1.25时为水模3D TOF MRA扫描的最优参数配置。     

3D均值中值滤波参数对3D有序子集期望最大化重建图像的影响

目的 采用3D均值中值滤波器对重建前投影数据进行滤波处理，并调整参数定量分析3D均值中值滤波参数选取对有序子集期望最大化（OSEM）重建图像的影响。方法 对分析模拟软件（ASIM）模拟的3D模体投影数据进行3D均值中值滤波处理。利用开源断层图像重建（STIR）软件中的OSEM算法对滤波前后投影数据进行重建，视觉和定量评估重建图像。结果 滤波参数K与图像质量密切相关。K值过大时重建图像边缘保持效果较差，图像过平滑；K值过小则不能抑制噪声，重建图像细节模糊。结论 重建图像噪声大小以及边缘保持效果对滤波参数K十分敏感。根据梯度分布直方图确定滤波参数选取范围，结合梯度分布比从中折中选择适当参数，既可去除噪声，又能保护图像边缘。     

磁共振综合测试体模的设计

目的设计并测试自制MR综合测试体模。方法按照国家卫生行业标准,采用机械加工聚甲基丙烯酸甲酯组件并组合装配,制作MR体模。体模具有三向定位、满周星(楔)形测试调制传递函数(MTF)、正交双测试等独有设计,并与美国Magphan SMR170柱形综合测试体模进行实验比较。结果对自制体模与美国Magphan体模分别在场强0.36T(1个)和1.5T(2个)的临床医学MR系统上进行综合检测试验。自制体模能正常测试12项测试参数(空间定位、弛豫值、高对比度分辨率、低对比度分辨率、几何畸变、线性度、均匀度、SNR、流体测试、层厚、层偏差、MTF),结果均准确,其中低对比度分辨率、MTF、弛豫值优于美国Magphan体模。结论自制MR综合测试体模性能良好,可有效替代国外同类产品,成本较低,能满足常规MR质量控制与保障工作。     

双梯度磁共振成像质量参数的比较

目的 探讨双梯度MR成像系统常规成像序列在ZOOM和WHOLE梯度模式下的成像质量。方法 采用GE双梯度MR系统,在ZOOM和WHOLE梯度模式下对Magphan-SMR170 MR成像参数测试体模内的5个测试平面分别行SE及FSE序列扫描,比较两种梯度模式下的成像质量参数。应用Matlab 7.0软件测量和计算SNR、信号均匀性、实测层厚、层厚误差、层间距误差、几何畸变率,直接在MR显示器上读取空间分辨率数据。结果 与WHOLE梯度模式相比,SE序列成像ZOOM梯度模式下SNR及实测层厚差异有统计学意义(P均<0.05);与WHOLE梯度模式相比,FSE序列成像ZOOM梯度模式下SNR、信号均匀性、实测层厚、层间距误差、几何畸变率差异有统计学意义(P均<0.05)。结论 ZOOM梯度模式下的成像质量优于WHOLE梯度模式。临床应用中,在小FOV情况下,常规SE和FSE序列MR检查时应选择ZOOM梯度模式。     

Retrospective 4D MR image construction from free-breathing slice Acquisitions: A novel graph-based approach

PurposeDynamic or 4D imaging of the thorax has many applications. Both prospective and retrospective respiratory gating and tracking techniques have been developed for 4D imaging via CT and MRI. For pediatric imaging, due to radiation concerns, MRI becomes the de facto modality of choice. In thoracic insufficiency syndrome (TIS), patients often suffer from extreme malformations of the chest wall, diaphragm, and/or spine with inability of the thorax to support normal respiration or lung growth (Campbell et al., 2003, Campbell and Smith, 2007), as such patient cooperation needed by some of the gating and tracking techniques are difficult to realize without causing patient discomfort and interference with the breathing mechanism itself. Therefore (ventilator-supported) free-breathing MRI acquisition is currently the best choice for imaging these patients. This, however, raises a question of how to create a consistent 4D image from such acquisitions. This paper presents a novel graph-based technique for compiling the best 4D image volume representing the thorax over one respiratory cycle from slice images acquired during unencumbered natural tidal-breathing of pediatric TIS patients.MethodsIn our approach, for each coronal (or sagittal) slice position, images are acquired at a rate of about 200–300 ms/slice over several natural breathing cycles which yields over 2000 slices. A weighted graph is formed where each acquired slice constitutes a node and the weight of the arc between two nodes defines the degree of contiguity in space and time of the two slices. For each respiratory phase, an optimal 3D spatial image is constructed by finding the best path in the graph in the spatial direction. The set of all such 3D images for a given respiratory cycle constitutes a 4D image. Subsequently, the best 4D image among all such constructed images is found over all imaged respiratory cycles. Two types of evaluation studies are carried out to understand the behavior of this algorithm and in comparison to a method called Random Stacking – a 4D phantom study and 10 4D MRI acquisitions from TIS patients and normal subjects. The 4D phantom was constructed by 3D printing the pleural spaces of an adult thorax, which were segmented in a breath-held MRI acquisition.ResultsQualitative visual inspection via cine display of the slices in space and time and in 3D rendered form showed smooth variation for all data sets constructed by the proposed method. Quantitative evaluation was carried out to measure spatial and temporal contiguity of the slices via segmented pleural spaces. The optimal method showed smooth variation of the pleural space as compared to Random Stacking whose behavior was erratic. The volumes of the pleural spaces at the respiratory phase corresponding to end inspiration and end expiration were compared to volumes obtained from breath-hold acquisitions at roughly the same phase. The mean difference was found to be roughly 3%.ConclusionsThe proposed method is purely image-based and post-hoc and does not need breath holding or external surrogates or instruments to record respiratory motion or tidal volume. This is important and practically warranted for pediatric patients. The constructed 4D images portray spatial and temporal smoothness that should be expected in a consistent 4D volume. We believe that the method can be routinely used for thoracic 4D imaging.     

Correction of images in an open-configuration MR imaging system for radiation therapy planning and Interventional MRI

Purpose

In this paper, we present a method to remove system induced geometric distortions in MR images.

Methods

A large 3D phantom with spherical balls was used to characterize geometric distortion on an AIRIS Mate 0.2 T MR Scanner (Hitachi). MR images of the phantom were acquired in axial, sagittal planes. Using 2D Fast Spin Echo (FSE) sequence, distortions were measured at each control point. Two piecewise interpolation methods were then applied to correct distortions and greyvalues.

Results

The distortion was reduced from 16 to 1.2 mm at 180 mm from the magnet center.

Conclusion

Distortions were characterized and corrected in any axial, sagittal or coronal slice within an effective FOV of 330(LR) × 180(AP) × 210(HF) mm³. A fast and accurate method for correction of geometric distortion was performed within large distances from the magnet isocenter.     

医用磁共振成像系统影像参数的评估

目的　为了确保医用磁共振的影像质量 ,建立一套可以评估其主要参数的方法。方法　采用美国VIC TOREEN 76 90 3模体 ,英国EUROSPIN 82 0模体。依照美国医学物理学会AAPM报告 2 8、3 4以及美国电器制造商协会NEMA标准的方法 ,对影响影像的主要参数 :图像信噪比、图像均一性、几何畸变、高对比空间分辨力、层厚、层间距及伪影等进行测量。结果　根据测量结果依照上述国外标准结合我国实际情况 ,得出每项参数的允许误差。结论　具体分析重要参数的误差来源 ,以求减少误差 ,提高影像质量。     

对MRI设备层间射频信号干扰进行检测的实践

目的 对3台MRI设备的层间射频信号干扰情况进行检测,以加深对层间射频信号干扰现象的认识。方法 通过3台MRI设备（设备1：GE 1.5T HDi,装机时间：2012年;设备2：GE 3.0T HD,装机时间：2006年;设备3：GE 3.0T 750W,装机时间：2016年）采用轴位T1WI序列扫描ACR模体,记录层间距为5.0、1.0、0.5和0 mm时的SNR,绘制SNR变化百分比与层间距百分比的函数图。处置标准：当层间距从5 mm减小到0时,由层间射频信号干扰作用所导致的SNR的下降不超过20%。结果 当层间距由5 mm减小到0时,设备1的SNR下降幅度为18.16%,设备2的SNR下降幅度为23.57%,设备3的SNR下降幅度为10.75%;设备1和设备3的层间射频信号干扰检测结果达到处置标准,设备2（使用时间超过10年）的检测结果未达标。结论 3台MRI设备都存在不同程度的层间射频信号干扰现象,其中使用时间最久的设备检测结果不达标。层间射频信号干扰检测应该在临床质量控制工作中受到重视。     

64排CT容积HRCT扫描方案优化的模具研究

目的优化容积HRCT的扫描方案,提高容积HRCT的图像质量。方法应用64排CT对Catphan模具进行扫描,采用螺旋扫描方式,对HRCT的扫描方案进行优化,优化的参数包括：探测器宽度、焦点尺寸、旋转时间、管电压及管电流、扫描孔径、螺距、重建卷积函数、重建模式。结果增加探测器宽度可使噪声降低（t=-4.228,P=0.002）,放射剂量降低,对空间分辨率无明显影响。改变旋转时间对空间分辨率、噪声（F=0.627,P=0.130）均无明显差异。小焦点较大焦点的空间分辨率提高1 LP/cm。增加管电压与管电流可使噪声降低,空间分辨率随之改善,放射剂量增加。不同扫描孔径的放射剂量有所不同。螺距0.5得到最佳的Z轴分辨率12 LP/cm。在3种高分辨率算法中,bone优于bone plus及edge。重建模式plus较full的噪声降低（t=58.234,P〈0.001）,Z轴分辨率也降低。结论采用优化的扫描方案,可以提高容积HRCT的图像质量并控制放射剂量,有助于正确评价容积HRCT的价值。