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1、MR图像常规质量控制 陈海龙 2014.7.8 医学成像医学成像过程中有三种主要因素参与。程中有三种主要因素参与。即：患者、成像系即：患者、成像系统、系、系统操作者。所以，操作者。所以，医学医学图像的像的质量取决于量取决于这三种因素。如：患者三种因素。如：患者的的检查部位、病部位、病变的的组织特征、成像方法、成特征、成像方法、成像像设备的特点、操作者的特点、操作者选用的成像参数等。用的成像参数等。MR成像成像设备特点由特点由设计决定；患者决定；患者检查由病由病变发生部位决定；而生部位决定；而MR成像系成像系统中中相当多的成像方法和相当多的成像方法和变量参数必量参数必须由操作者由操作者选择使用。
2、所以，成像参数的使用。所以，成像参数的选择恰当与否是可恰当与否是可以主以主观控制的，决定控制的，决定图像像质量的关量的关键。一. 与图像质量有关的成像参数 脉冲序列是由一系列成像参数构成，脉冲序列是由一系列成像参数构成，应当了解当了解这些参数的作用及彼此些参数的作用及彼此间的相互关系，以便正确的相互关系，以便正确选择使用，达到更清晰使用，达到更清晰显示感示感兴趣区趣区图像，了解病灶像，了解病灶T1、T2特性，从而特性，从而获得正确得正确诊断的目的。断的目的。与与图像像质量有关的成像参数包括四个方面：量有关的成像参数包括四个方面：1.SNR（信号噪声比）；（信号噪声比）； 2.CNR（对比噪声比
3、）；比噪声比）；3.空空间分辨率；分辨率；4.扫描描时间。1. SNR（信号噪声比）信噪比信噪比：主是指同一感主是指同一感兴趣区内各信号趣区内各信号强度与背景随机噪度与背景随机噪声声强度之比。度之比。 即即SI组织/SI背景背景 可以看出，信号可以看出，信号强度越大、噪声越小度越大、噪声越小时，信噪，信噪 比越高，比越高，形成形成图像像质量越好。所以量越好。所以MR扫描描时应提高信噪比。即尽可提高信噪比。即尽可能增加信号能增加信号强度。度。噪声噪声：要来源于：要来源于进入磁体内的病人的体入磁体内的病人的体质结构、构、检查部位，部位，以及系以及系统固有的固有的电子学噪声。子学噪声。在在MR成像成
4、像过程中，是始程中，是始终存在的、不可避免的、一种存在的、不可避免的、一种对组织结构共振信号接受的干构共振信号接受的干扰。噪声噪声强时，信号接收受干，信号接收受干扰，形成，形成图像信号差、模糊；像信号差、模糊；噪声弱噪声弱时，干，干扰小，接收信号小，接收信号强，形成，形成图像信号好，清晰。像信号好，清晰。 图像的SNR与很多因素有关，如主磁场强度、采集线圈、脉冲序列、TR、TE、NEX、层厚、矩阵、FOV、采集带宽、采集模式等。SNR与场强强度成正比与场强强度成正比选择合适线圈，必须使被检组织位于线圈的选择合适线圈，必须使被检组织位于线圈的敏感容积内敏感容积内自旋回波类序列的SNR高于GRE类
5、序列 （翻转角度翻转角度）越大，越大，转为横向磁化越多，横向磁化越多，产生信号量越大，生信号量越大，SNR提提高；反之，高；反之， 越小，越小，产生信号量越少，生信号量越少，SNR越低。越低。由此可由此可见，SE序列比序列比GRE序列的序列的SNR高高。多数序列中TE延长，SNR降低TE决定着采集信号前横向磁化的衰减量。决定着采集信号前横向磁化的衰减量。所以，所以，长TE时，已有相当多的横向磁化被，已有相当多的横向磁化被衰减，衰减，产生的信号量少，生的信号量少，SNR下降；而短下降；而短TE则相反，相反，SNR增高。增高。多数序列中TR延长，SNR升高TR决定着决定着纵向磁化恢复的量，因而也决
6、定向磁化恢复的量，因而也决定着下一次激励能有多少着下一次激励能有多少纵向磁化向磁化转为横向并横向并产生信号。所以，生信号。所以，长TR提高提高SNR，短，短TR降降低低SNR。FOV增大，SNR升高矩阵增大，SNR降低层厚增加，SNR成比例增加减少减少带宽，SNR增加增加,但延但延长时间NEX(数据采集重复次数)增多，SNR提高参数调整界面显示的信噪比都是相对的信噪比，其本身不能代表真正的SNR的高低。相对信噪比的作用仅仅提示操作者该参数调整对信噪比的影响。也就是说即便把显示界面的相对信噪比调整到30%，最后得到的图像应有足够的信噪比。2. CNR（对比噪声比）对比度：对比度：是指两种是指两种
7、组织信号信号强度的相度的相对差差别。差。差别越大，越大，则图像像对比度越好。比度越好。在在临床上床上对比度通常用比度通常用对比噪声比表示。比噪声比表示。对比噪声比（对比噪声比（CNR）：）：是指两种是指两种组织的信号的信号强度差度差值的的绝对值与背景噪声与背景噪声之比，即：之比，即：CNR= | SI病灶病灶 SI组织| /SD背景背景CNR越大，不同越大，不同组织结构及病构及病变MR信号之信号之间差异差异越明越明显。组织间的固有差别，即两种组织的T1、T2、质子密度等的差别，差别大，CNR大成像技术，包括SNR、所用序列，成像参数等。人工对比，有的组织间的固有差别很小，可以利用对比剂的方法增
8、加两者间的CNR,提高病变检出率。3. 空间分辨率MR空空间分辨率是指分辨率是指MR图像像显示示细节的能力。的能力。 空空间分辨率取决于体素的大小分辨率取决于体素的大小。即：体素容。即：体素容积小小时，空，空间分辨率高；体素容分辨率高；体素容积大大时（ 由由于容于容积效效应），空），空间分辨率低。分辨率低。 体素的大小取决于成像体素的大小取决于成像层面厚度、面厚度、FOV和象素矩和象素矩阵的大小。的大小。即：即：a.薄薄层，空，空间分辨率高；分辨率高； b.厚厚层，空，空间分辨率低。分辨率低。c.当当FOV一定一定时，大矩，大矩阵，空，空间分辨率高；分辨率高；d.小矩小矩阵，空，空间分辨率低。
9、分辨率低。e. 当矩当矩阵一定一定时，FOV越小空越小空间分辨率越高；分辨率越高；f. FOV越大空越大空间分辨率越低。分辨率越低。总结 提高提高图像空像空间分辨率可分辨率可选用薄的成像用薄的成像层面、面、大矩大矩阵、小、小FOV。但必但必须知道，当其它成像参数不知道，当其它成像参数不变时，空空间分辨率的提高分辨率的提高总是伴随着是伴随着SNR的下降、的下降、扫描描时间的延的延长和和层面内面内质子数目的明子数目的明显减少。减少。后者使信号后者使信号强度减弱，反而不利于度减弱，反而不利于发现病病变。所以，所以，实际工作中无工作中无须一味追求空一味追求空间分分辨率的提高。辨率的提高。二. 成像参数
10、的选择 理想的图象质量应当具有高SNR、高CNR、高空间分辨率和短扫描时间。但一种因素的改善总会伴有另一种或多种其它因素的损失。所以应根据检查部位、检查目的权衡选择成像参数。应根据检查目的和部位选择合适的脉冲序列、图像信号的加权参数和扫描平面（轴、冠、矢、斜）SNR是影响图像质量的最重要因素。不应为追求过高的空间分辨率而牺牲SNR；尽量缩短扫描时间，避免运动伪影；应注意不同解剖部位信号强弱的差异，以正确选用矩阵和NEX。 图像质量与成像参数的关系示意 参数参数 结果结果 最佳最佳SNR NEX SNR NEX 扫描时间扫描时间 矩阵矩阵 空间分辨率空间分辨率 层厚层厚 空间分辨率空间分辨率 接
11、收带宽接收带宽 TE TE ，化学位移伪影，化学位移伪影 FOV FOV 空间分辨率空间分辨率 TR T1TR T1加权加权 ，成像层数，成像层数 TE T2TE T2加权加权最佳空间分辨率最佳空间分辨率 层厚层厚 SNRSNR 矩阵矩阵 SNR SNR ，扫描时间，扫描时间 FOV SNRFOV SNR最短扫描时间最短扫描时间 TR T1TR T1加权加权 ，SNR SNR ，成像层数，成像层数 相位编码次数相位编码次数 空间分辨率空间分辨率 ，SNRSNR NEX SNR NEX SNR 体积采集时层数体积采集时层数 SNRSNR 调整成像参数的利弊调整参数调整参数 利利 弊弊 TR SN
12、R TR SNR ，成像层数，成像层数 扫描时间扫描时间 ，T1T1加权加权 扫描时间扫描时间 ，T1T1加权加权 SNR SNR ，成像层数，成像层数 TE T2TE T2加权加权 SNRSNR SNR T2 SNR T2加权加权 NEX SNR NEX SNR 扫描时间扫描时间 扫描时间扫描时间 SNRSNR层厚层厚 SNR SNR ，扫描范围，扫描范围 空间分辨率空间分辨率 空间分辨率空间分辨率 SNR SNR ，扫描范围，扫描范围 FOV SNR FOV SNR ，扫描范围，扫描范围 ，包裹伪影包裹伪影 空间分辨率空间分辨率 空间分辨率空间分辨率 SNR SNR ，扫描范围，扫描范围
13、，包裹伪影，包裹伪影 矩阵矩阵 空间分辨率空间分辨率 扫描时间扫描时间 ，SNR SNR 扫描时间扫描时间 ，SNR SNR 空间分辨率空间分辨率 接收带宽接收带宽 化学位移伪影化学位移伪影 ，TE SNRTE SNR SNR SNR 化学位移伪影化学位移伪影 ，TE TE 伪影伪影伪影伪影：是指由于某些原因造成的、人体本是指由于某些原因造成的、人体本身并不存在的、致使身并不存在的、致使图像像质量下降的影像。量下降的影像。MRI成像成像过程复程复杂，扫描序列及成像参数多，描序列及成像参数多，故故为出出现伪影最多的一种影像影最多的一种影像检查技技术。有些。有些伪影影经补偿技技术可以消除或尽量减少
14、。可以消除或尽量减少。一. 相位错位（运动伪影） 是指数据采集是指数据采集过程中，被成像的解剖程中，被成像的解剖结构沿相位梯构沿相位梯度方向度方向发生位置移生位置移动（如呼吸运（如呼吸运动、肠蠕蠕动、心血、心血管搏管搏动、吞咽、咳嗽等）所致。由于、吞咽、咳嗽等）所致。由于这种移种移动发生生在数据采集在数据采集过程中，表程中，表现为图像的重叠。像的重叠。补偿方法补偿方法：改改变相位相位编码方向；方向；预饱和技和技术；呼吸呼吸门控；控；心心脏门控；控；使病人尽量平静或使病人尽量平静或给予予镇静静剂、肠蠕蠕动抑制抑制剂等等尽量尽量缩短短扫描描时间。HF二.卷摺伪影 是指当受是指当受检部位的大小超出部
15、位的大小超出FOV的大小，的大小，FOV外外的的组织信号将折叠到信号将折叠到图像的另一像的另一侧。补偿方法：扩大大FOV 频率包裹，系率包裹，系统本身具有本身具有该功能功能相位包裹，在相位相位包裹，在相位编码方向方向扩大大FOV，并增加，并增加相位相位编码次数，以次数，以补偿空空间分辨率的下降。分辨率的下降。 施加空施加空间预饱和和带。三. 化学位移伪影 是指由人体内脂肪与水的化学是指由人体内脂肪与水的化学环境的差异引起的境的差异引起的伪影。同影。同为H质子，在脂肪中与碳相子，在脂肪中与碳相连，在水中与，在水中与氧相氧相连。前者。前者进动频率慢于后者。成像率慢于后者。成像过程中，同程中，同一体
16、素内彼此相一体素内彼此相邻的脂肪和水在影像上的信号位置的脂肪和水在影像上的信号位置就会彼此分离、空就会彼此分离、空间错位，即化学位移位，即化学位移伪影。影。化学位移化学位移伪影影仅发生在生在频率率编码方向上，表方向上，表现为在脂肪与水的界面上出在脂肪与水的界面上出现黑色或白色黑色或白色带状影。状影。由于脂肪与水中由于脂肪与水中H质子子进动频率的差异和主磁率的差异和主磁场强度成正比，所以，低度成正比，所以，低场强设备这种差异不明种差异不明显，高高场强设备则显著，因而出著，因而出现伪影。影。补偿方法补偿方法：增加增加带宽、缩小小FOV；预饱和技和技术化学位移伪影增加带宽，化学伪影减低四. 截断伪影
17、 当当MR信号信号发生突然生突然跃迁，傅立叶迁，傅立叶变换时，在两个，在两个环境的界面如境的界面如颅骨与骨与脑表面，脂肪与肌肉等会表面，脂肪与肌肉等会产生生信号振信号振荡，在，在读出（出（频率）率）编码方向上出方向上出现环形黑形黑白条白条纹。是因数据采。是因数据采样不足，造成的不足，造成的图像中高、低像中高、低信号信号强度差度差别大的交界区信号大的交界区信号强度失准。度失准。仅发生在生在相位相位编码方向。在方向。在颈椎矢状位椎矢状位T1WI上比上比较常常见，表表现为颈髓内出髓内出现低信号低信号线影。影。补偿方法补偿方法：增加相位增加相位编码次数，例如使用次数，例如使用256256矩矩阵代替代替
18、256128矩矩阵，避免采，避免采样不足。不足。五. 磁敏感性伪影（金属伪影）磁敏感性磁敏感性：又称磁化率，是指物又称磁化率，是指物质可被磁化的能可被磁化的能力。力。 磁敏感性磁敏感性强的物的物质和和组织成分，在成分，在进动频率和相率和相位上与一般位上与一般组织结构有明构有明显差异，因而在彼此的界差异，因而在彼此的界面上容易因去相位效面上容易因去相位效应出出现低信号低信号环影，即影，即磁敏感磁敏感性伪影性伪影。主要来源于出血和血。主要来源于出血和血肿中所含的金属及中所含的金属及铁成分。受成分。受检者体外携者体外携带或体内置入的或体内置入的铁磁性物磁性物质磁磁敏感性极高，会引起敏感性极高，会引起图像像严重失真重失真。补偿方法补偿方法：避免受避免受检病人携病人携带铁磁性金属物。磁性金属物。
