一种新型核磁共振头颅固定器的设计与应用

学术论著

一种新型核磁共振头颅固定器的设计与应用崔 春① 马琼英① 陈昊①*

*[文章编号] 1672-8270(2021)01-0007-03 [中图分类号] R318.6 [文献标识码] A

[摘要] 目的：设计可固定患者头部磁共振成像(MRI)专用的核磁共振(MR)头颅固定器，用于临床MRI影像数据采集中，以减少患者运动伪影，提高MRI影像质量。方法：在患者进行头颅MRI摆位时，将MR专用头颅固定器置于线圈内壁两侧，使患者头部固定于线圈内表面而无法移动。采用随机数表法选取MRI检查中依从性差的96例患者，按照是否使用新型MR固定器将其分为观察组和对照组，每组48例。观察组采用MR头颅固定器进行患者头颅MRI摆位固定，对照组采用传统头颅MRI摆位固定，比较和分析两组患者图像质量受头部运动影响的情况，评价新型MR头颅固定器的应用效果。结果：观察组患者使用新型MR头颅固定器后，头部移动未产生运动伪影为46例，占95.8%(46/48)，对照组未产生运动伪影为25例，占52.1%(25/48)，两组比较差异有统计学意义(x2=23.365，P＜0.05)。头颅固定器有效起到固定受检者的作用，确保MRI的图像效果。结论：新型专用的MR头颅固定器可从根本上解决患者头部在MRI时产生运动伪影，明显改善图像质量，且操作性和实用性强。

[关键词] 核磁共振头颅固定器；颅脑；磁共振成像(MRI)DOI: 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2021.01.002

Design and application of a new type of head fixator in MRI/CUI Chun, MA Qiong-ying, CHEN Hao//China Medical Equipment,2021,18(1):7-9.

[Abstract] Objective: To design a specialized head fixator of magnetic resonance (MR) for fixing the head of patients in magnetic resonance imaging (MRI) which could be used in the data collection of clinical MRI images so as to reduce the motion artifact of patients and improve the quality of MRI images. Methods: The specialized head fixator was placed on the two sides of the inner wall of coils when patients underwent the positioning of MRI for head so as to fix the head of patient on the internal surface of coil and to realize that the head of patients couldn’t move. The random number table was used to select 96 patients with poor compliance in the MRI examination, and they were divided into observation group and control group according to whether used the new kind of MR fixator, with 48 cases in each group. The observation group adopted MR head fixator to implement the positioning fixation of the head of patients in MRI, and the control group adopted the traditional positioning fixation of the head in MRI. The image qualities that were affected by head motion of patients between the two groups were compared and analyzed. The application effect of new head fixator in MR was further evaluated. Result: In the observation group, 46 patients (95.8%, 46/48) did not produce motion artefacts after they used the new type of MR head fixator, while 25 patients (52.1%) were in the control group. The difference of that between two groups was significant (x2=23.365, P<0.05). The new head fixator can effectively fix the head of patients who underwent MRI examination and ensure the image effect of MRI scan. Conclusion: The new type of MRI-specific head fixator can fundamentally solve the problem that the motion of the head of patients produces motion artefacts in MRI, and it can obviously improve the quality of images, and it has stronger operability and practicality.

[Key words] Magnetic resonance (MR) head fixator; Brain; Magnetic resonance imaging (MRI)

[First-author’s address] Department of Radiology, The Second Affiliated Hospital of Army Medical University, Chongqing 400037, China.

目前，在临床颅脑磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)诊疗中，因对中枢神经系统病变显示的巨大优势而得到了越来越广泛地应用，但由于MRI的检查时间相对较长，而且其对被检者的肢体运动异常敏感，检查过程中患者因为各种原因所引起的运动都会对MRI的结果产生巨大影响[1]。由于不配合的患者(如烦躁患者、意识不清患者、儿童患者等)在MRI检查中即便在使用药物镇静后，依然有极高的概率因为运动而导致检查失败[2]。在现有技术中，操作技师常规将患者头部通过塞棉垫的方式固定在MR头颅专用线圈内，检查头部时，患者头伸进内凹弧形头部垫板中，为了防止在检查过程中发生偏移，

医务人员往往在头部的两侧塞入软垫[3]。但是，由于医务人员塞入软垫的方式、力度和塞入软垫的厚度不同，同样也无法完全避免头部发生运动或者移位[4]。传统的MRI检查固定装置无法重复使用；而且无法达到更标准化地固定，不能保证每次定位的精确统一[5]。由于患者在MRI检查过程中极易扭动，进而导致扫描靶区移位，偏离磁场中心，降低图像信噪比，产生运动伪影等，不利于MRI检查的顺利进行[6]。针对现有技术中存在的上述不足之处，本研究制作了一种在头颅MRI检查过程中可避免头部发生运动或移位的新型头颅固定器，极大减少了患者在MRI检查过程中的头部运动，临床应用效果显著。

*专利：国家实用新型专利(ZL 2018 2 12804.9)①陆军军医大学第二附属医院放射科 重庆 400037 *通信作者：2265867796@qq.com

作者简介：崔春，男，(1984- )，本科学历，主管技师，从事核磁共振扫描技术研究工作。

ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI 7

Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.学术论著

1 核磁共振头颅固定器设计 1.1 MR头颅固定器

中国医学装备2021年1月第18卷第1期 一种新型核磁共振头颅固定器的设计与应用*-崔 春 等

座的底部设置可吸附在鸟笼线圈内的内凹弧形头部垫板上的吸盘。左固定支架和右固定支架分别还包括支撑底座，支撑杆Ⅰ和支撑杆Ⅱ设置在支撑底座上，支撑底座的底部设置可粘接在鸟笼线圈内的内凹弧形头部垫板上的粘接盘。2 核磁共振头颅固定器应用2.1 临床资料

采用随机数表法，选取2019年6月至2020年3月在陆军军医大学第二附属医院就诊行MRI检查的96例

MR头颅固定器使用强化聚乙烯材质，对磁场无干扰，其结构包括左固定支架和右固定支架。头颅固定器的结构见图1。

ABCD

MRI检查中依从性差的患者，按照是否使用新型MR固定器将其分为观察组和对照组，每组48例。观察组采用MR头颅固定器进行患者头颅MRI摆位固定，对照组采用传统头颅MRI摆位固定，比较和分析两组患者图像质量受头部运动影响的情况，评价新型MR头颅固定器的应用效果。2.2 使用方法

检查患者头部时，待患者头部舒适置于线圈中，将左固定支架1和右固定支架2分别放置在头部的两侧，分别转动两侧的调节螺母3，调节杆4在支撑杆上向靠近内凹弧形头部垫板12的一侧移动，调节杆5在支撑杆7上同步向靠近头部的一侧移动，直到支撑软面板8压着内凹弧形头部垫板12的内侧面，支撑软面板9压着头部，注意患者耐受度，直到患者头部固定于线圈内表面无法移动，则可以有效避免在检查过程中头部发生移位。2.3 应用效果

观察组患者使用新型MR头颅固定器后，在颅脑MRI检查中未因头部移动产生运动伪影为46例，占95.8%(46/48)，而对照组未产生运动伪影为25例，占52.1%(25/48)，两组比较差异有统计学意义(x2=23.365，P＜0.05)。MR头颅固定器有效起到固定受检者的作用，确保MRI的图像质量。3 讨论

颅脑MRI检查由于检查时间长，磁体内空间狭小，扫描时产生巨大噪声，对被检患者扫描部位乃至全身产生热效应[7]以及产生神经刺激征等多种原因，导致患者尤其是儿童患者、意识不清患者、焦虑患者、幽闭恐惧患者等的依从性差，在磁共振颅脑扫描时，由于被检目标运动导致运动伪影的产生，从而致使采集图像质量下降最为常见，尽管在平时医疗工作中磁共振扫描技师竭尽所能希望去除运动伪影，但现有的技术手段也不可能完全去除[8-10]。

对于头颅磁共振运动伪影的去除方法通常可分为下

注：①图中A为头颅固定器的结构示意图，B为A中沿轴位方向的剖面视图，C为调节杆Ⅰ与支撑杆Ⅰ配合以及调节杆Ⅱ与支撑杆Ⅱ配合的结构示意图，D为左固定支架和右固定支架设置在鸟笼线圈(或头颈联合线圈)内的内凹弧形头部垫板上对头颅进行固定的结构示意图；②图A中1为左固定支架，2为右固定支架，3为调节螺母，4为调节杆Ⅰ，5为调节杆Ⅱ，6为支撑杆Ⅰ，7为支撑杆Ⅱ，8为支撑软面板Ⅰ，9为支撑软面板Ⅱ，图B中10为支撑底座，11为吸盘，图C中12为内凹弧形头部垫板

图1 MR头颅固定器结构图

1.2 MR头颅固定器的结构

MR头颅固定器结构包括左固定支架和右固定支架。左固定支架和右固定支架分别包括调节螺母、调节杆Ⅰ、调节杆Ⅱ、支撑杆Ⅰ、支撑杆Ⅱ、支撑软面板Ⅰ和支撑软面板Ⅱ；调节螺母为中空结构，调一端螺纹孔上的螺纹与另一端螺纹孔上的螺纹旋向相反，支撑杆Ⅰ上设置导向孔Ⅰ，调节杆Ⅰ穿过支撑杆Ⅰ上的导向孔Ⅰ并与导向孔Ⅰ径向固定轴向滑动配合，调节杆Ⅰ的一端设置螺纹并与调节螺母一端的螺纹孔螺纹配合，调节杆Ⅰ的另一端与支撑软面板Ⅰ连接；支撑杆Ⅱ上设置导向孔Ⅱ，调节杆Ⅱ穿过支撑杆Ⅱ上的导向孔Ⅱ，并与导向孔Ⅱ径向固定轴向滑动配合，调节杆Ⅱ的一端设置螺纹并与调节螺母另一端的螺纹孔螺纹配合，调节杆Ⅱ的另一端与支撑软面板Ⅱ连接。支撑软面板Ⅰ和支撑软面板Ⅱ均为弧形软面板；左固定支架上的支撑软面板Ⅰ和支撑软面板Ⅱ的弧形凹面朝右，右固定支架上的支撑软面板Ⅰ和支撑软面板Ⅱ的弧形凹面朝左。调节杆Ⅰ的中部沿其轴向设置导向凸筋Ⅰ，导向孔Ⅰ的内壁上沿其轴向设置导向凹槽Ⅰ，调节杆Ⅰ上的导向凸筋Ⅰ与支撑杆Ⅰ上的导向凹槽Ⅰ配合；调节杆Ⅱ的中部沿其轴向设置导向凸筋Ⅱ，导向孔Ⅱ的内壁上沿其轴向设置导向凹槽Ⅱ，调节杆Ⅱ上的导向凸筋Ⅱ与支撑杆Ⅱ上的导向凹槽Ⅱ配合。所述左固定支架和右固定支架分别还包括支撑底座，支撑杆Ⅰ和支撑杆Ⅱ设置在支撑底座上，支撑底

8 ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI

Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.中国医学装备2021年1月第18卷第1期 一种新型核磁共振头颅固定器的设计与应用*-崔 春 等

学术论著

述3种：①在检查前对被检患者进行充分的宣教，使其明白头颅磁共振扫描的整个过程以及可能经历的稍微不适，甚至可以预先实行虚拟扫描计划，如预先体验磁共振模拟室等，模拟磁共振扫描的噪声，幽闭感等，尽力争取患者的最大配合度是此方法的核心内容，此方法简单易行，对于大多数患者可以起到很好的制动作用，但是由于患者主观干扰因素较多，如接受信息情况，文化教育程度、心理素质、疾病本身影响等，最终实施结果因人而异

[11-12]

查时使用。

参考文献 [1]

唐庆顺,李富兴,饶梓彬.核磁共振(MRI)图像伪影产生基础分析[J].中国医学装备,2004,1(3):37-39.[2]

刘萍,梅红.婴幼儿磁共振检查镇静剂首次应用失败原因分析及对策[J].中国医疗器械信息,2016,22(4):26-27.[3]

谭裴.磁共振成像中的运动伪影消除方法研究[D].合肥:中国科学技术大学,2009:1-106.[4]

翁传政,黎金林,闻彩云.MRI的运动伪影及其抑制方法[J].中国辐射卫生,2009,18(1):91-93.[5]

邓洁.核磁共振成像系统的质量保证与质量控制[J].中国医疗设备,2011,26(7):13-20,26.[6]

邱建峰,王飞跃,王晓燕,等.核磁共振成像质量控制的信噪比分析[J].泰山医学院学报,2008,29(1):32-35.[7]

王传兵,张玲,李大鹏.金属植入物对1.5T磁共振扫描热效应的安全性影响[J].中国医疗设备,2015,30(8):27-29.[8]

冀倩倩,包家立,李宇波.磁共振成像的电磁安全与限值标准[J].中国生物医学工程学报,2012,31(1): 141-146.[9]

刘萍,梅红.婴幼儿磁共振检查镇静剂首次应用失败原因分析及对策[J].中国医疗器械信息,2016(2X):26-27.

[10]刘艳.特殊患者核磁共振检查的护理[J].实用临床护

理学电子杂志,2017,2(8):157,159.

[11]杨述根,傅家庆,张义质,等.护理工作在磁共振成

像(MRI)检查中的价值探索[J].医用放射技术杂志,2006(12):2-3.

[12]位霞,刘丽琴.特殊患者核磁共振检查的护理[J].影

像研究与医学应用,2019(1):9-10.

[13]张宏杰.磁共振增强药物不良反应的观察与处理措

施[J].中国医药指南,2017,15(6):48.

[14]汪桦,吴文娟,于向荣,等.磁共振Propeller技术在颅

脑MR成像中的临床应用价值[J].江苏医药,2010,36(18):2137-2137.

[15]张久明,郭树旭,王淼石,等.压缩感知自动校准并行成

像重建算法[J].计算机应用,2014,34(5):1491-1493.[16]邹文,金德勤,高利臣.磁共振图像质量控制及参数

的优化选择[J].中国医疗设备,2008,23(3):51-53.

收稿日期：2019-12-13

ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI 9

；②直接对不配合患者在扫描前予以镇定

催眠，已达到颅脑磁共振扫描时减少患者运动的目的，该方法是临床工作中对依从性差，不能完成检查患者的常用方式，镇定效果满意时可起到大幅减少运动伪影的效果，但在使用过程中对于患者镇静程度以及维持时间的掌控比较困难，时有检查未完成而被检患者苏醒运动的情况，而患者镇静后扫描引起生命危险也曾有发生，尤其在患者镇静麻醉失去自主意识后，不能及有效反馈不适信息，如镇静后推注造影剂产生过敏反应，或者扫描过程中的患者唾液腺受刺激分泌物增多堵塞气道，造成危险，属于磁共振扫描中紧急事件，如不能及时发现可能造成不可挽回的损失，因此磁共振镇静麻醉扫描的方式存在一定风险，使用过程中应当时刻注意患者生命体征；③磁共振操作技师可以采用去除运动伪影特殊扫描序列，以及优化参数缩短扫描时间的方式减少运动伪影造成图像质量的下降，如采用螺旋桨扫描技术以及压缩感知技术等，可有效减少运动伪影产生，减少扫描时间，但是特殊扫描序列以及成像算法有其因序列本身特点而产生的局限性，螺旋桨扫描技术可有效抑制被检层面内运动，而对于层面间运动抑制效果较差，减少扫描时间也必须综合考量与图像质量的相互制约，一味的缩短扫描时间也必将使图像大幅下降，得不偿失。

无论采取哪种方式最终目的是为了有效抑制被检患者头动，因此合理运用MR头颅固定器后，明显降低了患者运动伪影产生的概率，从根本上提升了MR颅脑检查的图像质量，大幅度减少了因患者头部运动而重新扫描的次数。4 结论

MR头颅固定器从根本上解决了患者在MRI检查时因运动而产生伪影的情况，明显改善了图像质量，降低了重复扫描以及扫描失败的概率。MR头颅固定器尤其适用于儿童患者和意识不清患者，该设备操作方法简单易行，可重复使用，实用性强，适合MRI检

[16]

[15]

[14]

[13]

Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.