MRI成像质量

提高MRI成像质量我国自1985年引进MR设备，目前装机已愈千台，已普及到较为发达地区的县、市级医院。

MR快速扫描技术和不同类型的脉冲序列设计极大地扩展了MR的应用领域，其主要归因于大功率高切率的梯度场、图像处理高速计算机系统、新的图像处理软件、先进的脉冲序列设计和相控线圈设计等。

目前主磁场场强提高，达到3o0T，明显提高了图像的信噪比和质量。

梯度场切换率加快，达到40mT/s，爬升速度加快至200mT/s/m，这使扫描速度加快，主要应用turbo FLASH、True-FISP和EPI 脉冲序列，在几次或1次屏息期间完成心脏大血管扫描，时间分辨率提高至20ms，甚至达到实时的程度，同时图像质量与传统GRE、甚至SE脉冲序列相近。

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。

④注意人体不同解剖部位信号强弱的差异。

信号较强的部位如头部，使用较大的矩阵，很少的NEX即可获得满意的SNR和CNR；而信号较弱的部位如肺部，则应当是用较小的矩阵并增加NEX的次数。

就临床来说，合理采用一些特殊的MRI成像手段，对一些特定组织器官的成像会有相当大的意义，下面我们来详细的讨论一些特殊的成像手段。

1、水成像：(1)磁共振胰胆管成像（magnetic resonance cholangiopan crcatography,MRCP）：是一种评价胰胆管系统影像学检查方法，它利用重T2WI技术直接显示胰胆管形态和结构，其主要原理是用长的重复时间（TR＞3000ms）及特长回波时间（TE＞150ms）来区分静态液体周围软组织结构，使含水结构显影。

静态或缓慢流动的液体如胆汁等其T2时间很长，一般是周围组织如肝、胰和腹腔脂肪的20倍，因此，在重T2WI呈高信号，而实质脏器或快速流动的血液则呈低或无信号，故以黑色低信号的周围组织作背景可衬托出胆道系统的高信号。

实际上，长TR 主要是为了取得T2的效果，特长的TE是为了增强T2的效果，更重要的是将一般的组织结构信号压低（变黑），从而使含水的信号更加突出，因此，TE在水成像中非常重要，是成功的关键。

为获得质量良好的MRCP需要3个条件：①液体－背景对比，②高空间分辨率；③呼吸运动伪影的抑制。

在检查时，可通过脂肪抑制技术以减少背景信号，使信噪比（signal to noise ratio,SNR）及对比噪声比（contrast to noise ratio,CNR）提高；运用表面线圈缩短屏气时间，增加磁场内有效信号影，使SNR提高；在序列选择方面，采用半付理叶采集单次激发快速自旋回波（HASTE）序列，其不但使成像时间大为缩短及克服了位移伪影，而且可采用薄层扫描，使SNR、CNR和空间分辨率大大提高，最终得到比较满意的图像。

高场MRCP在诊断胰胆管疾病中结合使用脂肪抑制、HASTE序列及空间预饱和等技术，获得质量优良的MRCP图像，从而提高胰胆管疾病诊断的准确率。

(2)磁共振尿路成像（MRU）：尿路成像常以泌尿系造影为主，但受病人年龄、过敏体质、肾功能等因素的影响，或不能进行造影检查，或达不到诊断目的。

随着磁共振成像技术的发展，因其无创伤性、安全简便、不需对比剂、可多方位成像、多角度观察等优点，可解决常规尿路造影检查的不足，对指导临床治疗具有一定的意义。

MRU常用的方法有3D FSE T2WI、MIP处理的单幅屏气4秒MRU成像技术，前者受年龄、呼吸因素的影响较大，且所需时间较长（5分钟），而后者成像时间短，可重复使用，并随时改变方位和视野，在较短时间内获得比较满意的全程尿路MRU影像。

MRU的缺点在于不能获得功能信息，且无积水扩张的输尿管显示不佳，对输尿管结石的检查有一定限度，可确定梗阻部位但不能显示结石影。

关于MIP也有不足之处，肾盂输尿管边缘较弱的信号也会被删除，使肾盏边缘不如IVP清晰锐利，且有时会有伪影，影响真实性，需结合横断面的影像来解读全部水成像资料。

此外，选择适合参数的IR－FSE （快速反转恢复序列）水成像序列技术，口含Vit C 能较好地显示腮腺管及分支的扩张、狭窄、移位及破坏等病变，与腮腺的常规扫描相结合，对指导临床治疗和手术都有更好的作用。

不仅如此，此技术还可用于脑脊液鼻漏的诊断。

2、MRI减影技术：先预扫一个层面D1，在此层面上再扫一个序列Dn，然后按照D＝Dn－WD1，得出相减后的图像D，W为减影加权因子，一般为一常数，其范围在－1.5~＋1.5之间，它跟机器的磁场强度有关，在使用磁场强度为 1.0T 的成像仪，其W值为1。

因为减影是将注射对比剂后的图像与注射对比剂前的图像通过每个对应的象素之间的信号相减来实现的，因此磁共振减影技术的关键，在于病人应在无任何运动的状态下进行扫描，同一层面增强前后应严格吻合，所以应取得病人的合作。

MRI减影技术可用于颅脑出血性病变的诊断，查找出血原因。

3、fMRI技术：利用MRI对组织磁化高度敏感这一特点用于人脑的功能研究，即脑功能MR成像（fMRI）是近年来关注的开发课题之一。

它包含MR弥散加权（diffusion-weighed imaging,DWI）和血流灌注成像（PWI）、血氧水平依赖性成像、皮层定位成像和动脉血质子标记技术等，这些技术都基于平面回波技术（EPI）的发展，fMRI 在脑疾病诊断上的应用有很大的开发潜力，因此，MRI脑功能成像技术为诊断和科学研究提供重要依据。