Фантом для контроля параметров количественной магнитно-резонансной томографии

Данная полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к средствам контроля качества изображений, полученных при проведении магнитно-резонансной томографии (МРТ) с использованием количественных методов визуализации.
Из уровня техники известен фантом для оценки параметров магнитно-резонансных изображений при тестировании МРТ по программе аккредитации Американского сообщества радиологов (ACR) (Kaljuste D., Nigul М. Evaluation of the ACR MRI phantom for quality assurance tests of 1.5 T MRI scanners in Estonian hospitals // Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. - 2014. - No 63(3). - P. 328-334). Фантом оснащен вставками для оценки параметров качества изображений МРТ в рамках периодических испытаний, включая такие параметры, как отношение сигнал/шум, неоднородность распределения яркости, пространственная разрешающая способность и др. Однако не включает вставки, которые могут быть использованы для контроля параметров количественных методов визуализации МРТ. В связи с отсутствием таких вставок данный фантом нельзя применять для контроля параметров количественных методов визуализации МРТ.
Наиболее близким аналогом является фантом для контроля параметров диффузионно-взвешенных изображений магнитно-резонансной томографии (полезная модель RU 187202 U1), к недостаткам которого в части контроля качества изображений, полученных при проведении количественной магнитно-резонансной томографии можно отнести отсутствие секции, однородно заполненной MP-контрастной жидкости с диаметром, соответствующим диаметру цилиндрического корпуса фантома. Отсутствие данной секции в корпусе фантома делает невозможным выполнение испытаний на постоянство параметров МРТ, которые включают испытания параметра отношение сигнал/шум, неоднородность распределения яркости, артефакты изображения.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в обеспечении повышения точности определения количественных характеристик при выполнении МРТ с использованием количественных методов визуализации (в том числе, диффузионно-взвешенных режимов; методов построения количественных карт T1, Т2; методов построения карт фракции жира) в условиях выполнения испытаний на постоянство параметров и, как следствие, высокого уровня диагностической значимости таких исследований, а также, возможности проведения мультицентровых исследований и наблюдения динамики протекания болезни.
Технический результат заключается в создании фантома для контроля параметров количественных методов визуализации в магнитно-резонансной томографии, в том числе, диффузионно-взвешенных режимов; методов построения количественных карт T1, Т2; методов построения карт фракции жира, а также выполнения испытаний с целью проверки постоянства параметров, таких как отношение сигнал/шум, неоднородность распределения яркости, артефакты изображения, пространственной нелинейности, выполняемых в соответствие с рекомендациями (ГОСТ Р 59092-2020, ACR Magnetic Resonance Imaging. Quality Control Manual. 2015 - 126 c., IEC 62464-1-2018).
Заявляемое устройство фантома состоит из корпуса цилиндрической формы, имеющего крышку для фиксирования вставок с растворами.
Внутри корпуса фантома располагают:
- вставки с растворами для контроля МРТ с использованием количественных методов визуализации. Растворы для заполнения вставок определяются количественными методами визуализации, испытания которых выполняют;
- однородную секцию, имеющую диаметр, соответствующий диаметру корпуса фантома и толщиной не менее 5 см, для выполнения испытаний на постоянство параметров.
На внешнюю сторону корпуса фантома нанесены две позиционирующие риски, перпендикулярные оси корпуса фантома. Также с обратной стороны от крышки фантома сделано отверстие с винтовой пробкой для дополнительного заполнения фоновым раствором и для удаления воздушного пузыря. Внутренний объем фантома может заполняться водой или MP-контрастной жидкостью (например, водным раствором CuSO4).
Таким образом, решение поставленной технической задачи достигается тем, что помимо существенных признаков, характерных для аналогов (наличие цилиндрического корпуса с крышкой и наличие вставок с растворами для контроля МРТ с использованием количественных методов визуализации), заявляемый фантом содержит следующие отличительные конструктивные элементы:
- наличие однородной секции, имеющей диаметр, соответствующий диаметру корпуса фантома и толщиной не менее 5 см, для выполнения испытаний на постоянство параметров;
- наличие двух позиционирующих рисок, перпендикулярные оси корпуса фантома;
- наличие винтовой пробки для дополнительного заполнения фоновым раствором и для удаления воздушного пузыря.
На Фиг. 1 представлена схема устройства заявляемого фантома. Фантом состоит из цилиндрического корпуса (1) с образцами растворов (2), образцы занимают не весь объем фантома, в результате чего, он может быть логически разделен на две секции: секция для контроля количественных методов визуализации МРТ (3) и однородная секция для проведения испытаний на постоянство параметров (4).
На Фиг. 2 представлен пример MP-изображения фантома (карта измеряемого коэффициента диффузии), полученного с использованием Т1-взвешенного режима МРТ. На Фиг. 2 обозначены вставки для контроля параметров диффузионно-взвешенных изображений МРТ.
3
При использовании фантома в предпочтительном варианте осуществления заявляемой полезной модели его заранее выдерживают в комнате сканирования для стабилизации температуры, причем при наличии воздушного пузыря более 1 см внутри корпуса фантома необходимо открутить винтовую пробку и залить соответствующую МР-контрастную жидкость. Позиционирование фантома внутри магнитно-резонансного томографа осуществляют с использованием двух позиционирующих рисок. Фантом может использоваться при МРТ сканировании в режимах спинового эхо SE для выполнения испытаний на постоянство параметров, а также в режимах МРТ с использованием количественных методов визуализации, например, диффузионно-взвешенных режимов; методов построения количественных карт T1, Т2; методов построения карт фракции жира. С помощью фантома осуществляют выполнение оценки параметров путем выделения области интереса (ROI) на соответствующих изображениях с последующим внесением в протокол средних значений сигнала внутри ROI и сравнением с допустимым диапазоном уровня сигнала внутри ROI, устанавливаемом при приемочных испытаниях или согласно технической документации производителя. Фантом также обеспечивает возможность расчета поправочных коэффициентов при необходимости.
В Таблице 1 приведены возможные характеристики растворов для заполнения вставок, которые применяются для контроля МРТ с использованием количественных методов визуализации.