MRI质量控制相关知识

地点：会议室 主讲人：王悦中

参加人员：全科同志

对MRI图像质量的评价，有许多客观指标，但有些指标并非反映图像本身的质量，而是通过图像质量的变化反映机器性能及状态。对于已经存在的MR仪，其质量和状态基本上处于稳定状态，其对图像的质量的影响当然存在，但这是操作者无法改变的。因而，可变参数对MR图像特征指标的影响是MR工作者必须懂得的知识。 MR图像质量指标包括：

噪声、信噪比、对比噪声比、图像对比度、分辨力、图像均匀度、图像伪影。 临床上比较关注：

信噪比、图像对比度、分辨力、图像均匀度及图像伪影。 噪声：

指图像视野的随机信号，是图像信号强度的统计学变异。其主要来源为样体分子的热运动及系统的电子电路的电阻，是MR成像中应尽量避免的信号。

信噪比：

MRI最基本的质量参数。是平均信号强度与背景噪声强度的比。

目前常用计算方式为SNR=SI/SD（SI是组织某感兴趣区信号强度的平均值；SD是背景噪声的标准差）。

对比噪声比：

是指两种组织信号强度差值与背景噪声的标准差之比。 对比度：

是指不同兴趣区域的相对信号强度差，是用影像学区别两种具有不同属性样体的基础。在不影响图像整体质量条件下，应尽量追求对比度。受三个方面影响：组织间固有差别、成像技术、人工对比等。

分辨力：

是图像对细节的分辨能力。包括空间分辨力、密度（强度）分辨力及时间分辨力。

空间分辨力：

是指MR图像对解剖细节的显示能力，实际上是成像体素的实际大小。理论上受FOV和矩阵的影响。FOV不变，矩阵越大则体素越小，空间分辨力越高；矩阵不变，FOV越大则体素越大，空间分辨力越低。实际中还受SNR影响，两者呈反比关系。

均匀度：

指图像上均匀物质信号强度的偏差。偏差越大均匀度越差。包括信号强度均匀度、信噪比均匀度等。

伪影：

图像中与实际解剖结构不相符的信号，是指除噪声外的非样体结构影像及样体结构的影像异位（鬼影）都属伪影。表现为几大类：

（一）设备伪影：化学位移伪影、卷褶伪影、截断伪影、容积效应、层间干扰等

（二）运动伪影：随机自主运动伪影、呼吸运动伪影、心脏搏动伪影、血管搏动伪影等

（三）磁化率伪影及金属伪影

其表现多种多样，是MR成像中应尽量避免的影像。

MRI原理比较复杂，所涉及的技术颇多，很多因素都会影响MRI的质量，因此MRI的质控对于提高MRI的临床作用价值非常重要。

与其他成像方法相比，磁共振成像的质量在很大程度上受操作者的影响，因而每个使用者应掌握MR图像的质量指标及影响因素，以便在使用中选择适当的参数，达到最佳的效果。

影响磁共振成像 (magnetic resonance imaging，MRI)图像质量的因素

地点：会议室 主讲人：王悦中

参加人员：全科同志

影响磁共振成像 (magnetic resonance imaging，MRI)图像质量的因素有：信噪比（SNR）、空间分辨率、对比度/噪声比（CNR）及伪影。在MRI检查中只有掌握各种成像参数与MR图像质量的各种指标的相关性，并合理地加以控制，才能获得可靠的、高质量的MR图像。 1、SNR

它是组织信号与随机背景噪声的比值，信噪比与图像质量成正比。影响信噪比的因素有：①FOV：信噪比与FOV的平方成正比； ②层间距：层间距越小，层间的交叉干扰越大；③平均次数：当平均次数增加时，导致扫描时间增加，而信噪比的增加只与平均次数的平方根成正比；④重复时间。当重复时间延长时，导致组织的纵向磁化倾向最大限度增加。与此同时，信号强度也增加，使信噪比增加，但增加是有限的；⑤回波时间：当回波时间延长时，由于T2衰减导致回波信号减弱，引起信噪比相应减低；⑥反转时间；⑦射频线圈：它不但采集人体内的信号，而且它也接受人体内的噪声。控制噪声的方法为选择与扫描部位合适的射频接受线圈。 2、CNR

应该看到，在评价图像质量时，SNR是一项比较重要的技术指标，但是不能把它看作是一项绝对的标准。临床应用表明，即使SNR很高也不能保证两个相邻结构能有效地被区分开来，因此有价值的诊断图像必须在特性组织和周围正常组织间表现出足够的对比度。图像的对比度反映了两组织间的相对信号差。它取决于组织本身的特性。当病灶与周围组织的图像对比度较小时，在MRI中使用顺磁性造影剂。SNR则与设备性能有关。对比度和SNR共同决定了图像的质量，为此定义CNR来评价两者对图像的共同作用。其定义是：图像中相邻组织结构间SNR之差，即：CNR=SNR(A)-SNR(B)式中SNR(A)与SNR(B)分别为组织A、B的SNR。上式表明，只有SNR不同的相邻组织，才能够表现出良好的对比度。在实际的信号检测中，如果组织间对比度较大，但噪声也很大，则较大的对比度会被较高的噪声所淹没。如果组织间对比度虽然不大，但是SNR高，所以较小的对比度在图像噪声较小的情况下仍然可以被分辨。显然，为了将相邻的组织区别开来，要求较高的SNR是重要的，但这并不是充分条件，而取得最佳CNR才是最基本和最重要的。

欲获得良好的CNR，除了相邻的组织及病变MR信号特征上必须存在差异，即T1、T2、质子密度ρ存在差异外，还必须适当选择脉冲序列和决定图像信号加权的成像参数：TE、TR、TI和翻转角度，才能将上述差异显示在图像上。因此，脉冲序列和决定图像信号加权的成像参数，TE、TR、TI和翻转角均对CNR有直接影响。此外，CNR也受NEX、体素容积、接收带宽以及线圈类型的影响，这些因素对CNR的影响与对SNR的影响相同。 3、空间分辨率

决定MR图像质量的另一个重要因素是空间分辨率。它是指图像中可辨认的邻接物体空间几何长度的最小极限。它反映了图像对细微结构的可分辨能力。显然，空间分辨率取决于体素的大小。当体素容积大时，其中包含的各细胞组织产生的MR信号经过平均后，即产生体素的MR信号。就是说，这个MR信号不是一个体素中一种组织产生的信号，而是体素中各组织产生的MR信号的平均信号强度。体素容积大则空间分辨率低是因为部分容积效应的结果。而体素容积小时，能分辨出细微结构，空间分辨率高。

体素尺寸是由三个因素决定的，即FOV、矩阵的大小和层面厚度。这些都可由操作者根据需要来选择。成像层面越薄，空间分辨率越高，成像层面越厚，部分容积效应的影响越显著，空间分辨率就越低。当FOV一定时，像素矩阵越大，则像素数越多，像素越小，图像越细腻，因而空间分辨率越高。反之矩阵越小，空间分辨率越低。当像素矩阵一定时，FOV越小，像素越小，空间分辨率越高；反之，FOV越大，空间分辨率越低。

综上所述，选择薄的成像层面，大的像素矩阵，小的FOV将会提高空间分辨率。但必须注意到，当其他成像参数不变时，空间分辨率的提高总是伴随着SNR的下降。 4、伪影

伪影是指在MRI成像过程中，由于某种或某些因素，而出现了人体组织原来并不存在的影像。当出现伪影时，应仔细分析伪影出现的原因，以有效的方法来防止、抑制，甚至消除伪影，提高图像质量。有设备伪影；化学位移伪影；摺积伪影；截断伪影；部分容积效应；运动伪影及金属异物伪影等。 5、MR图像质量的控制对策

当MR图像具有高的SNR和CNR，高的空间分辨率和很短的扫描时间时，则为理想的图像。但是一种图像质量指标的改善，总是不可避免地伴随着另一种甚至一种以上质量指标的损失。因此在实际MRI检查中为了改善图像质量，不能只简单地改善某一个质量指标，而是需要研究这些质量指标及与可选择参数之间的相互制约关系，综合考虑目标与可选参数之间的相互影响，恰当地选择各种成像参数，才能得到令人满意的结果。

①应根据具体的检查目的和检查部位选择适当的脉冲序列。图像信号的加权参数和扫描平面。适当的成像序列和图像信号的加权参数是获取良好的SNR和CNR的基本条件。

②在选择成像参数时要特别注意SNR是影响图像质量的最重要因素。通常SNR高时，一般都能同时满足对CNR的要求。避免为追求过高的空间分辨率而牺牲SNR。例如选择3mm以下的层厚，很大的矩阵和很小（比如8cm）的FOV。有时，层厚减少1mm并不能显著提高空间分辨率，然而却可造成SNR的严重损失。而当SNR很低时，再高的空间分辨率也将失去意义。

③尽量采用短的扫描时间。全部检查时间一般不宜超过30min。避免为追求更高的SNR或空间分辨率而使扫描时间延长。因为患者在磁体内很难长时间保持不动，咳嗽、打喷嚏、微小的移动均可使图像质量显著下降。