医药学论文：磁共振波谱技术的质量控制和应用要点

【摘要】 目的 观察波谱空间定位和扫描参数对图像质量的影响，并初步小结应用要点。方法 对65例头颅检查的受检者行磁共振波谱扫描，有目的地改变感兴趣区域（ROI）的位置、大小和其他参数设置（FOV、频率矩阵、相位矩阵、预饱和带等），记录预扫描后系统显示的半高宽、水抑制程度等数值，并对扫描后显示的图像质量进行初步评价，探讨这些数值与波谱质量之间的关系。结果 65例患者中有60例波谱谱线形态较好，代谢物峰值位置正常；5例谱线形态变形，波峰漂移较大。记录的结果数据中：半高宽5～23，水抑制级别92～99。谱线形态较好的60例中，半高宽均在系统提示的范围内；5例谱线差的半高宽为7、9、16和23，水抑制级别为95、96、97。结论 获得高质量的波谱，需要较高的磁场均匀度，而半高宽是反映均匀度的一个重要指标。只有尽一切技术手段使得半高宽在系统提示的范围之内，才有可能获得好的谱线。
【关键词】 磁共振波谱学；半高宽；质量控制
Quality control and main techniques in MRS technology
【Abstract】 Objective To explore the effects on images from the space location of spectrum and scanning parameters'and summarize the technological essential and application hints.Methods 65 patients were scanned in brain with magnetic resonance spectroscopy'the location and the size of region of interesting （ROI） and other scanning parameters values （FOV'frequency matrix'phase matrix'saturate cingulum'etc.） were changed intentionally'the values of full width at half maxium and water suppression lever were recorded.A preliminary evaluation of the resulted waves and the relationship between the parameters data and the quality of the MRS waves were probed.Results Of the 65 cases'60 were with better shape of wave lines and metabolite peak positions'5 with aberrant lines and shifted peaks.Among the recorded data: the range of full width at half maxium value was 5～23'water suppression level was 92～99.In the 60-case group'all those full width at half maxium values were in the given range of the system'on the contrast'in the 5-case group full width at half maxium values were 7'9'16 and 23'and water suppression levels were 95'96'97.Conclusion High-quality wave spectrum depends on high uniformity of magnetic field.The value of full width at half maxium is an important factor that reflects the uniformity of magnetic field.Good wave spectrum lines only could be acquired with all those techniques which ensure the value of full width at half maxium to be within the given range of the system.
【Key words】 magnetic resonance spectroscopy; full width at half maxium;quality control
磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy'MRS）是一种非侵入方式显示组织代谢物质的含量并以谱线的形式反映其含量的技术，这些谱线所提供的信息有助于做出定量分析和定性诊断。MRS利用核磁共振中的化学位移和自旋耦合现象使含有同一种原子核的不同化合物中的不同分子集团在频率轴的不同位置被分别表现出来，它们构成了谱线的精细结构。目前利用MRS已经对多种原子核进行过测定并都已在临床上取得了一定的进展，不仅颅脑，在肝、肌肉及前列腺中也有应用，其中1H-MRS应用最多［1～5］。
影响波谱图像质量的因素很多，但只有正确精细的谱线才能准确地反映组织中代谢物的含量，否则就会使其反映的效果收之甚微，甚至误导诊断。因此，如何提高波谱图像的质量，使其对早期病变检出及对病变的范围及边缘做出准确判断，显得尤为重要。
1 资料与方法
1.1 一般资料 本组65例中男37例，女28例。年龄1～73岁，平均35.1岁。
1.2 方法 采用GE公司的Signal MR/I Echo Speed 1.5T磁共振仪，对所有患者做多体素1H-MRS采集，使用标准头部线圈作为共用的发射和接收线圈，采集序列为PRESS序列，选择一个能很好地反映感兴趣组织的方位进行定位，可以是标准轴位、矢状位或冠状位，对那些周围组织复杂的感兴趣区（ROI）甚至可做斜位定位，同时采用饱和技术。根据ROI区域组织的大小来确定ROI的大小和矩阵的大小，组织越大，ROI越大，矩阵越小；组织越小，ROI越小，矩阵越大。在预扫描后记录系统给出的半高宽及水抑制级别，数据采集完毕后由工作站软件对采集的数据进行后处理及分析，并做出评价。
2 结果
数据处理结果显示，65例患者中有60例波谱谱线较好，代谢物峰值位置正常，可以用于临床诊断；还有5例谱线起伏及波峰漂移较大，质量较差。记录的数据结果中，半高宽值为5～23，水抑制级别值为92～99。谱线较好的60例中，其半高宽都在系统建议的范围内，本系统建议多体素MRS的半高宽最大值为10；5例谱线差的半高宽为7、9、16和23，水抑制级别为95、96、97。在ROI范围中包含有空气、颅骨等物质，或者在颅底定位时，半高宽值往往偏大，常在11～17甚至达到20以上，含水多的地方其水抑制级别也较低，影响谱线的质量和分析。经过反复的调整定位和ROI，并选择性地运用饱和技术，甚至直接进行手动匀场，其半高宽值会发生改变，甚至会降到5～7，这样就会大大地改善谱线质量。
3 讨论
3.1 MRS图像质量的决定因素 与MRI图像一样，MRS图像的质量主要也是由信噪比和分辨率决定的。（1）影响MRS信噪比的因素：MRS检测的信号强度与所测组织内原子核的自然丰度和核的浓度及其固有敏感度有关。①磁场强度：磁场强度越高，信号越强。MRS的敏感性与磁场强度的2/3次方成正比，场强越高，敏感性和分辨率越高。②ROI：ROI的信号强度与所检测到的核的数量成正比，增大ROI可提高信噪比。③信号采集次数：增加采集次数使信号通过累加而增强，噪声被平均而分散。累加次数增加n次，信噪比增加n/2倍，但检查时间要相应延长。（2）影响MRS分辨率的因素：所测原子核化学位移的范围。化学位移越宽则分辨率越高。磁场在空间上要均匀，在时间上要稳定。均匀的磁场是活体研究获得高分辨率波谱的必要条件。磁场的均匀性越好，则半高宽越窄，因此可用最大半高宽（FWHM）来表示磁场的均匀性。本组65例病例中由于磁场强度由设备本身决定，是固定不变，考虑到检查时间的因素，信号采集次数由实验者统一设定，因此影响信噪比的主要是ROI的大小；而磁场的均匀性虽然依靠设备自身自动调节，但主要还是跟ROI范围内的组织成分相关。从本次研究中可以发现，谱线较好的60例其ROI都很好地避开了空气和颅骨，而谱线差的5例ROI中都含有颅骨。因此ROI的定位在MRS中非常重要。