MR图像常规质量控

1、 陈海龙 2014.7.8 医学成像过程中有三种主要因素参与。医学成像过程中有三种主要因素参与。 即：患者、成像系统、系统操作者。所以，即：患者、成像系统、系统操作者。所以，医学图像的质量取决于这三种因素。如：患者医学图像的质量取决于这三种因素。如：患者的检查部位、病变的组织特征、成像方法、成的检查部位、病变的组织特征、成像方法、成像设备的特点、操作者选用的成像参数等。像设备的特点、操作者选用的成像参数等。 MRMR成像设备特点由设计决定；患者检成像设备特点由设计决定；患者检查由病变发生部位决定；而查由病变发生部位决定；而MRMR成像系统中相当成像系统中相当多的成像方法和变量参数必须由操作者选

2、择使多的成像方法和变量参数必须由操作者选择使用。所以，成像参数的选择恰当与否是可以主用。所以，成像参数的选择恰当与否是可以主观控制的，决定图像质量的关键。观控制的，决定图像质量的关键。 脉冲序列是由一系列成像参数构成，应当脉冲序列是由一系列成像参数构成，应当了解这些参数的作用及彼此间的相互关系，以便正了解这些参数的作用及彼此间的相互关系，以便正确选择使用，达到更清晰显示感兴趣区图像，了解确选择使用，达到更清晰显示感兴趣区图像，了解病灶病灶T1T1、T2T2特性，从而获得正确诊断的目的。特性，从而获得正确诊断的目的。 与图像质量有关的成像参数包括四个方面：与图像质量有关的成像参数包括四个方面：

3、1.SNR1.SNR（信号噪声比）；（信号噪声比）； 2.CNR2.CNR（对比噪声比）；（对比噪声比）； 3.3.空间分辨率；空间分辨率； 4.4.扫描时间。扫描时间。信噪比信噪比：主是指同一感兴趣区内各信号强度与背景随机噪主是指同一感兴趣区内各信号强度与背景随机噪声强度之比。声强度之比。 即即SISI组织组织/SI/SI背景背景 可以看出，信号强度越大、噪声越小时，信噪可以看出，信号强度越大、噪声越小时，信噪 比越高，比越高，形成图像质量越好。所以形成图像质量越好。所以MRMR扫描时应提高信噪比。即尽可扫描时应提高信噪比。即尽可能增加信号强度。能增加信号强度。噪声噪声：要来源于进入磁体内的

4、病人的体质结构、检查部位，：要来源于进入磁体内的病人的体质结构、检查部位，以及系统固有的电子学噪声。以及系统固有的电子学噪声。 在在MRMR成像过程中，是始终存在的、不可避免的、一种成像过程中，是始终存在的、不可避免的、一种对组织结构共振信号接受的干扰。对组织结构共振信号接受的干扰。 噪声强时，信号接收受干扰，形成图像信号差、模糊；噪声强时，信号接收受干扰，形成图像信号差、模糊；噪声弱时，干扰小，接收信号强，形成图像信号好，清晰。噪声弱时，干扰小，接收信号强，形成图像信号好，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、

5、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选择合适线圈，必须使被检组织位于线圈的敏感容积内的敏感容积内自旋回波类序列的SNR高于GRE类序列 （翻转角度翻转角度）越大，转为横向磁化越多，产越大，转为横向磁化越多，产生信号量越大，生信号量越大，SNRSNR提提 高；反之，高；反之， 越小，越小，产生信号量越少，产生信号量越少，SNRSNR越低。越低。 由此可见，由此可见，SESE序列比序列比GREGRE序列的序列的SNRSNR高高。多数序列中TE延长，SNR降低TETE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，长所以，长

6、TETE时，已有相当多的横向磁化被时，已有相当多的横向磁化被衰减，产生的信号量少，衰减，产生的信号量少，SNRSNR下降；而短下降；而短TETE则相反，则相反，SNRSNR增高。增高。多数序列中TR延长，SNR升高TRTR决定着纵向磁化恢复的量，因而也决定决定着纵向磁化恢复的量，因而也决定着下一次激励能有多少纵向磁化转为横向着下一次激励能有多少纵向磁化转为横向并产生信号。所以，长并产生信号。所以，长TRTR提高提高SNRSNR，短，短TRTR降降低低SNRSNR。FOV增大，SNR升高矩阵增大，SNR降低层厚增加，SNR成比例增加减少带宽，减少带宽，SNRSNR增加增加, ,但延长时间但延长时

7、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。对比度：对比度： 是指两种组织信号强度的相对差别。差别越大，是指两种组织信号强度的相对差别。差别越大，则图像对比度越好。则图像对比度越好。 在临床上对比度通常用对比噪声比表示。在临床上对比度通常用对比噪声比表示。对比噪声比（对比噪声比（CNRCNR）：）： 是指两种组织的信号强度差值的绝对值与背景噪声是指两种组织的信号强度差值的绝对值与背景噪

8、声之比，即：之比，即：CNR= | SICNR= | SI病灶病灶 SI SI组织组织| | /SD/SD背景背景 CNRCNR越大，不同组织结构及病变越大，不同组织结构及病变MRMR信号之间差异越信号之间差异越明显。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加两者间的CNR,提高病变检出率。MRMR空间分辨率是指空间分辨率是指MRMR图像显示细节的能力。图像显示细节的能力。 空间分辨率取决于体素的大小空间分辨率取决于体素的大小。即：体素容。即：体素容积

9、小时，空间分辨率高；体素容积大时（积小时，空间分辨率高；体素容积大时（ 由由于容积效应），空间分辨率低。于容积效应），空间分辨率低。 体素的大小取决于成像层面厚度、体素的大小取决于成像层面厚度、FOVFOV和象素矩阵和象素矩阵的大小。的大小。即：即： a.a.薄层，空间分辨率高；薄层，空间分辨率高； b.b.厚层，空间分辨率低。厚层，空间分辨率低。 c.c.当当FOVFOV一定时，大矩阵，空间分辨率高；一定时，大矩阵，空间分辨率高； d.d.小矩阵，空间分辨率低。小矩阵，空间分辨率低。 e.e. 当矩阵一定时，当矩阵一定时，FOVFOV越小空间分辨率越高；越小空间分辨率越高； f.f. FOV

10、FOV越大空间分辨率越低。越大空间分辨率越低。 提高图像空间分辨率可选用薄的成像层面、提高图像空间分辨率可选用薄的成像层面、大矩阵、小大矩阵、小FOVFOV。 但必须知道，当其它成像参数不变时，但必须知道，当其它成像参数不变时，空间分辨率的提高总是伴随着空间分辨率的提高总是伴随着SNRSNR的下降、扫的下降、扫描时间的延长和层面内质子数目的明显减少。描时间的延长和层面内质子数目的明显减少。后者使信号强度减弱，反而不利于发现病变。后者使信号强度减弱，反而不利于发现病变。 所以，实际工作中无须一味追求空间所以，实际工作中无须一味追求空间分辨率的提高。分辨率的提高。 理想的图象质量应当具有高SNR、

11、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 调整成像参数的利弊伪影伪影： 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、致使图像质量下降的影像。身并不存在的、致使图像质量下降的影像。MRIMRI成像过

12、程复杂，扫描序列及成像参数多，成像过程复杂，扫描序列及成像参数多，故为出现伪影最多的一种影像检查技术。有故为出现伪影最多的一种影像检查技术。有些伪影经补偿技术可以消除或尽量减少。些伪影经补偿技术可以消除或尽量减少。 是指数据采集过程中，被成像的解剖结构沿相位是指数据采集过程中，被成像的解剖结构沿相位梯度方向发生位置移动（如呼吸运动、肠蠕动、心梯度方向发生位置移动（如呼吸运动、肠蠕动、心血管搏动、吞咽、咳嗽等）所致。由于这种移动发血管搏动、吞咽、咳嗽等）所致。由于这种移动发生在数据采集过程中，表现为图像的重叠。生在数据采集过程中，表现为图像的重叠。补偿方法补偿方法： 改变相位编码方向；改变相位编

13、码方向； 预饱和技术；预饱和技术； 呼吸门控；呼吸门控； 心脏门控；心脏门控； 使病人尽量平静或给予镇静剂、肠蠕动抑制剂使病人尽量平静或给予镇静剂、肠蠕动抑制剂等等 尽量缩短扫描时间尽量缩短扫描时间。HF 是指当受检部位的大小超出是指当受检部位的大小超出FOVFOV的大小，的大小，FOVFOV外外的组织信号将折叠到图像的另一侧。的组织信号将折叠到图像的另一侧。 补偿方法： 扩大扩大FOVFOV 频率包裹，系统本身具有该功能频率包裹，系统本身具有该功能 相位包裹，在相位编码方向扩大相位包裹，在相位编码方向扩大FOVFOV，并增加，并增加相位编码次数，以补偿空间分辨率的下降。相位编码次数，以补偿空

14、间分辨率的下降。 施加空间预饱和带。施加空间预饱和带。 是指由人体内脂肪与水的化学环境的差异引起的是指由人体内脂肪与水的化学环境的差异引起的伪影。同为伪影。同为H H质子，在脂肪中与碳相连，在水中与质子，在脂肪中与碳相连，在水中与氧相连。前者进动频率慢于后者。成像过程中，同氧相连。前者进动频率慢于后者。成像过程中，同一体素内彼此相邻的脂肪和水在影像上的信号位置一体素内彼此相邻的脂肪和水在影像上的信号位置就会彼此分离、空间错位，即化学位移伪影。就会彼此分离、空间错位，即化学位移伪影。 化学位移伪影仅发生在频率编码方向上，表现为化学位移伪影仅发生在频率编码方向上，表现为在脂肪与水的界面上出现黑色或

15、白色带状影。在脂肪与水的界面上出现黑色或白色带状影。 由于脂肪与水中由于脂肪与水中H H质子进动频率的差异和主磁场质子进动频率的差异和主磁场强度成正比，所以，低场强设备这种差异不明显，强度成正比，所以，低场强设备这种差异不明显，高场强设备则显著，因而出现伪影。高场强设备则显著，因而出现伪影。补偿方法补偿方法：增加带宽、缩小：增加带宽、缩小FOVFOV；预饱和技术；预饱和技术化学位移伪影增加带宽，化学伪影减低 当当MRMR信号发生突然跃迁，傅立叶变换时，在两个信号发生突然跃迁，傅立叶变换时，在两个环境的界面如颅骨与脑表面，脂肪与肌肉等会产生环境的界面如颅骨与脑表面，脂肪与肌肉等会产生信号振荡，在

16、读出（频率）编码方向上出现环形黑信号振荡，在读出（频率）编码方向上出现环形黑白条纹。是因数据采样不足，造成的图像中高、低白条纹。是因数据采样不足，造成的图像中高、低信号强度差别大的交界区信号强度失准。仅发生在信号强度差别大的交界区信号强度失准。仅发生在相位编码方向。在颈椎矢状位相位编码方向。在颈椎矢状位T1WIT1WI上比较常见，表上比较常见，表现为颈髓内出现低信号线影。现为颈髓内出现低信号线影。补偿方法补偿方法： 增加相位编码次数，例如使用增加相位编码次数，例如使用256256256256矩阵代替矩阵代替256256128128矩阵，避免采样不足。矩阵，避免采样不足。磁敏感性磁敏感性：又称磁化率，是指物质可被磁化的能又称磁化率，是指物质可被磁化的能力。力。 磁敏感性强的物质和组织成分，在进动频率和相磁敏感性强的物质和组织