JJF(京)3002-2018醫用磁共振成像系統校準規范CalibrationSpecificJJF(京)3002-2018魯向(北京市計量檢測科學研究院)趙貴坤(北京市計量檢測科學研究院)郭剛(河北省計量監督檢測研究院)蔣君杰(天津市計量監督檢測科學研究院) 1范圍 12引用文件 13術語和計量單位 13.1術語 1 13.1.2影像均勻性imageuniform 2 2 23.1.5低對比分辨力lowcontrastresolu 2 23.1.7縱橫比verticalto 23.2計量單位 2 25計量特性 35.1主磁場 35.2信噪比 35.3影像均勻性 45.4空間線性 45.5空間分辨力 45.6低對比分辨力 4 45.8縱橫比 46校準條件 56.1環境條件 56.2掃描條件 56.3主標準器和測量設備 56.4通用技術要求 5 57.1校準項目 57.2校準方法 67.2.1主磁場強度 67.2.2信號噪聲比 67.2.2.1一次掃描法 67.2.2.2二次掃描法 67.2.3影像均勻性 77.2.4空間線性 77.2.5空間分辨力 87.2.6低對比分辨力 8 87.2.8縱橫比 88校準結果表達 99復校時間間隔 9附錄A主磁場強度校準結果不確定度分析 附錄B校準原始記錄格式 附錄C校準證書內頁格式(第2頁) 附錄D醫用磁共振成像系統計量性能檢測模體 Ⅲ本規范依據國家計量技術規范JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》、JJF1醫用磁共振成像系統tonoiseRATIO(SNR)in3.1術語2任何圖像系統的圖像中出現的幾何變形的程度。幾何變形可以3.2計量單位1)長度2)磁場強度4概述子核，引起氫原子核共振，并吸收能量。在停止射頻脈沖后，將吸收的能量釋放出來，氫原子核按特定頻率發出射電信號，被體外的接受器用磁共振成像系統主要由可變磁場或固定磁場、射頻線圈、梯3床等組成(見圖1)。5計量特性5.1主磁場新安裝或更換主磁體的醫用磁共振成像系統，應符合生產企業的標準且不低于以下要求：主磁場強度1.0T及以上的磁共振成像系統磁場強度相對偏差應在±2%以內；主磁場強度1.0T以下的磁共振成像系統磁場強度相對偏差應在±3%以內。使用中的磁共振成像系統，其主磁場強度相對偏差不大于±5%以內。5.2信噪比矢狀面、橫斷面和冠狀面在校準時至少做一個面上的信噪比校準。1.0T以下的磁共振成像系統信噪比應大于50;1.5T的磁共振成像系統信噪比應大于150;3.0T磁共振成像系統信噪比應大于200。41.5T頭部掃描的有效視野為250mm,選取圓的直徑為200mm,其圖像的均勻性不小于85%。性不小于80%。3.0T頭部掃描的有效視野為250mm,選取圓的直徑為200mm,其圖像的均勻性不小于70%。應小于2.0%。5.7層厚5.8縱橫比在有效視野為250mm時，圖像模體的圓截面的縱方向與橫方向之比在90%～110%之56校準條件6.1環境條件6.2掃描條件18℃~22℃小于85%6.3主標準器和測量設備6.3.1場強計的測量范圍為(0～3)T,相對誤差不超±1%6.3.2磁共振計量模體，結構(見附錄D)。模體內充滿硫酸銅溶液，無水硫酸銅的濃度為6.4通用技術要求7校準項目和校準方法7.1校準項目序號校準項目1主磁場強度2信號噪聲比34空間線性5空間分辨力6低對比分辨力78縱橫比67.2校準方法7.2.1主磁場強度將磁場強度檢測儀的探測器置于磁共振的磁場中心位置，在非掃描模式下連續測量3次，取其平均值作為測量結果。按公式(1)計算相對偏差：E,--主磁場強度的相對誤差，%;T?——主磁場強度的標稱值，mT;T——三次重復測量的平均值，mT。7.2.2信號噪聲比7.2.2.1一次掃描法對充滿均勻液體的模體進行掃描影像均勻性信噪比插件獲得圖像(見附錄D圖4)。在所得圖像的中心選取方形或圓形的感興區，面積在(1～2)cm2之間(大約包含100個像素點)。測量感興區內的信號平均值及標準偏差。在圖像以外的背景區域選擇感興區，面積在(1～2)cm2之間(大約包含100個像素點)。計算該區域的信號平均值做為背景值。通過公式(2)計算得到信噪比SNR。S——中心區域的信號強度平均值；SB——背景區域信號強度平均值；Sp——正方形中心區域信號強度的標準偏差。7.2.2.2二次掃描法對充滿均勻液體的模體進行掃描影像均勻性信噪比插件獲得圖像(見附錄D圖4)。在所得圖像的正方形中心選取面積大約為正方形區域面積的75%測量區域，采用同一掃描參數進行兩次連續掃描，相鄰兩次掃描之間的時間間隔應不大于5min,將兩幅圖像相減，得7到第三幅圖像。通過公式(3)計算得到二次攝影信噪比，SNR:S——第一次掃描所得圖像中央區域ROI內的信號強度的平均值；Sp——兩幅圖像相減得到的第三幅圖像(差值圖像)的中央區域ROI的標準偏差。如果系統不能提供圖像相減功能，采用一次掃描測量法。7.2.3影像均勻性對充滿均勻液體的模體進行掃描影像均勻性信噪比插件獲得圖像見(附錄D圖4),在感興區里選取1個感興趣區中心區域和8個邊緣區域做為測量感興區。8個邊緣感興區270°和315°的角度。測量區的面積大小在(1～2)cm2之間(大約包含100個像素點),確定每個測量區的信號強度均值。分別選取上述9個測量區的信號強度均值的最大值和最小值，分別按下式計算圖像的均勻性U?。Suw——信號強度最小值。7.2.4空間線性空間線性的掃描示意圖像(見附錄D圖5)。在有效視野不小于250mm時，測量模體中縱、橫、斜圖像的尺寸。根據所測量的結果，按式(5)計算空間線性L。D?——實際尺寸，單位mm;D——測量尺寸，單位mm。JJF(京)3002-201887.2.5空間分辨力空間分辨力的掃描示意圖像(見附錄D圖5)。用256x256采集矩陣，有效視野(FOV)不小于200mm。調節窗寬和窗位使圖像細節顯示最清晰，用視覺確定圖像中可分辨清楚的最大線對數。必要時可對局部圖像進行簡單放大。直接在顯示器上觀察和利用拍攝的膠片得到的結果應是一致的。7.2.6低對比分辨力對低對比度分辨力插件層面進行掃描獲得圖像(見附錄D圖6)。測試孔的直徑為：(4.0,6.0,10.0)mm。孔深分別為：(0.5,0.75,1.0,2.0)mm。調節窗寬和窗位使圖像細節最清晰，用視覺確定能分辨清楚的深度最淺、直徑最小的圓孔。7.2.7層厚對模體的層厚層面進行掃描獲得圖像(見附錄D圖7)。將窗寬調至最小，調節窗位至傾斜板的圖像剛剛消失，此時的窗位記為傾斜板的信號強度值(也可以直接測量傾斜板圖像的信號強度值)。測量傾斜板圖像附近背景的信號強度值。將窗位調至傾斜板信號強度值和背景信號強度值的一半，測量圖像中四個傾斜板的長度，分別測量四個對稱斜板取平均值，由公式(6)計算出層厚Z。L——測量的四個斜板尺寸之和，單位mm。7.2.8縱橫比在有效視野不小于250mm時，將窗寬調至最小，調節窗位使圖像(見附錄圖D圖6)最清晰時，測量模體中掃描出的圓截面縱向直徑和橫向直徑的示值。根據測量結果，按下式計算縱橫比。H——縱橫比，單位%;98校準結果表達附錄A主磁場強度校準結果不確定度分析A.1數學模型B——磁感應強度標稱值，可看成一個常數，單位TB?——磁感應強度測量值，單位Tγ——磁強計校準系數A.2方差與靈敏系數數學模型各項獨立，則A.3不確定度來源A.3.1由Bo引入的不確定度磁強計測量重復性引入的不確定度μB?屬于A類不確定度，被測點測量10次，測1.5022T,1.5030T,1.5018T,1.5043,1.5029T,1.由實驗結果可得相對標準偏差為0.1135%,因此μB?=0.1135%,自由度v為9.A.3.2由γ引入的不確定度由磁強計校準系數不確定度的μγ屬于B類不確定度，根據其產品說明書或有關校準證書可得其擴展不確定度為μγ=0.025%,k=2,自由度為50.A.4標準相對不確定度匯總各個標準相對不確定度分量匯總見下表1JJF(京)3002-2018表1不確定度分量匯總表標準相對不確定度u(L)C磁強計測量重復性引入的不確定度(A類)19磁強計校準系數的不確定度(B類)1A.5合成相對標準不確定度由下式計算合成不確定度u(△B)=√(c1×u(D))2+(c2×u(DO))2=0.11合成相對合成標準不確定度的有效自由度verr為：A.6擴展不確定度給定置信水平p=0.95,自由度取9.89,查t分布表得，擴展不確定度U=2.22814×0.11623%=0.2558%。故校準結果的相對擴展不確定度A.7擴展不確定度報告主磁場強度校準結果的擴展相對不確定度為：附錄B證書編號：被校儀器信息委托單位名稱委托儀器名稱生產單位規格型號儀器編號標準設備信息標準器名稱型號編號準確度等級、最大允許誤差或不確定度證書編號本次校準所用測量標準的溯源性說明：技術依據：環境條件溫度：相對濕度：氣壓：校準地點：校準日期：線圈頭線圈掃描序列TR時間TE時間2層間隔校準項目標稱值(T)實測值(T)平均值(T)1232.成像性能指標測試項目矢狀面冠狀面信噪比(SNR)影像均勻性(%)空間分辨率力(mm)空間線性(%)縱橫比(%)層厚(mm)低對比分辨力校準證書內頁格式(第2頁)校準機構授權說明校準環境條件及地點：℃相對濕度%校準所依據的技術文件(代號、名稱):校準所使用的主要測量標準：測量范圍不確定度/準確度等級書編號線圈頭線圈掃描序列TR時間有效視野(FOV)TE時間2層間隔校準項目標稱值(T)實測值(T)平均值(T)1232.成像性能指標測試項目矢狀面冠狀面信噪比(SNR)影像均勻性(%)空間分辨力(mm)空間線性(%)縱橫比(%)