中华医学会MRI技师培训应用技术1课件.ppt
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1、复旦大学附属华山医院复旦大学附属华山医院2011年年12月月13日日空间分辨力(spatial resolution)信号噪声比(signaltonoise ration SNR)图像对比度及对比噪声比(Contrast and noise ration)。这三种因素既不相同又互相联系,把握好这三种因素之间的关系才能有效的提高图像质量。空间分辨力空间分辨力(spatial resolution)(spatial resolution)空间分辨力是指影像设备系统对组织细微解剖结构的显示能力,它用可辨的线对(LP)cm或最小圆孔直径(mm)数表示,它是控制MR图像质量的主要参数之一。空间分辨力越高
2、,图像质量越好。空间分辨力大小除了与MR系统的磁场强度、梯度磁场等有关以外,人为的因素主要是由所选择的体素大小决定的。像素:像素:像素的物理意义是MR图像的最小单位平面。在图像平面内像素的大小是由FOV和矩阵的比值确定的像素面积=FOV矩阵矩阵:矩阵:是频率编码次数和相位编码采集数的乘积矩阵=频率编码次数X相位编码采集数当FOV一定时,改变矩阵的行数(相位方向)或列数(频率方向),像素大小都会发生变化。体素:体素:是像素与层面厚度的乘积,它的物理意义是MR成像的最小体积单位(立方体)。体素FOV层面厚度矩阵体素容积小时,能分辨出组织的细微结构,空间分辨力高。相反体素容积大时,不能分辨组织细微结
3、构,空间分辨力低低。信号噪声比信号噪声比(SNR)(SNR)是指感兴趣区内组织信号强度与噪声信号强度的比值。信号是指某一感兴趣区内像素的平均值。噪声是指患者、环境和MR系统电子设备所产生的不需要的信号。信噪比是衡量图像质量的最主要参数之一。一定范围内,SNR越高越好。因此,努力提高组织信号强度和最大限度地降低噪声信号强度是提高SNR,改善图像质量的关键。SNR高的图像表现为图像清晰,轮廓鲜明。影响信噪比的主要因素:影响信噪比的主要因素:1、MR系统场强2、被检组织的特性3、体素大小4、扫描参数(TR、TE、翻转角、平均采集次数等)5、射频线圈。1 1、MRMR系统场强对系统场强对SNRSNR的
4、影响的影响在运动伪影被抑制的情况下,MR系统场强越高,SNR越高.2 2、被检组织特性对被检组织特性对SNRSNR的影响的影响感兴趣区内质子密度高的组织,如脑灰质和脑白质能产生较高信号,SNR高;质子密度低的肺组织产生低信号,因此SNR低。具有短T1和长T2值的组织在不同加权像上信号强度均较高,从而可获得高SNR。3 3、体素大小对体素大小对SNRSNR的影响的影响体素越大,体素内所含质子数量越多,所产生的信号强度就越大,图像的SNR越高;层厚越厚,体素越大,SNR越高;FOV越大,体素越大,SNR越高;矩阵越大,体素越小,SNR越低。4 4、扫描参数对扫描参数对SNRSNR的影响的影响 重复
5、时间(TR);回波时间(TE);翻转角;信号采集次数;层间距;接收带宽等。TRTR:TR是决定信号强度的一个因素。TR越长,各种组织中的质子可以充分弛豫,纵向磁化矢量增加,信号强度也增加。TR短时,仅有部分纵向磁化得到恢复,信号强度减小。因此,长TR时,SNR高;短TR时,SNR降低。但是,SNR的增加是有限的。4 4、扫描参数对扫描参数对SNRSNR的影响的影响TETE:TE是横向磁化矢量衰减的时间,它决定进动质子矢相位的多少。TR越长,采集信号前横向磁化的衰减量越大,回波幅度越小,产生的信号量也越少,SNR就会下降。4 4、扫描参数对扫描参数对SNRSNR的影响的影响翻转角:翻转角:翻转角
6、度决定了有多少纵向磁化能转变成横向磁化。翻转角越小,产生的信号越弱,SNR就越低。因为SE序列使用90射频脉冲,使纵向磁化均转变为横向磁化,而梯度回波脉冲序列,纵向磁化只能部分转变为横向磁化。因此,SE脉冲序列获得的信号更强,SNR也更高。4 4、扫描参数对扫描参数对SNRSNR的影响的影响信号采集次数:信号采集次数:增加采集信号的平均次数,反复采样,可消除图像中的毛刺状阴影,降低噪声,提高SNR。但是,SNR的变化与采集信号平均次数的平方根成正比,会大大增加扫描时间。层间距:层间距:扫描时所选择的层间距越大,SNR就越高。接收带宽:接收带宽:减少接收带宽,就减少了信号采集范围,也就减少了噪声
7、接收量,从而提高了SNR。4 4、扫描参数对扫描参数对SNRSNR的影响的影响5 5、射频线圈对射频线圈对SNRSNR的影响的影响 射频线圈的形状、大小、敏感性、检查部位与线圈间的距离均能影响SNR。因为信号受噪声干扰的程度取决于线圈的大小和形状与检查部位的容积有关。体线圈SNR最低,因为它包含的组织体积大,产生的噪声量也大,同时成像组织与线圈之间的距离也大,减弱了信号强度。各种表面线圈比较小,距离检查部位近,能最大限度地接收MR信号。所以,表面线圈的SNR最高。在操作时,应尽量选择合适的表面线圈以提高SNR。噪声对图像质量的影响噪声对图像质量的影响 噪声噪声大大小小图像对比度:图像对比度:是
8、指一幅图像两个相邻的不同组织结构信号强度的差别,也即是能够区分最小信号强度的能力。可用以下公式计算:C=(sls2)(s1+s2)式中:C为图像对比度;S1,S2分别为两个感兴趣区组织信号的平均值。信号强度的差异越大,图像对比度越好。在磁共振成像中组织的对比度是通过选择TR、TE等来突出某种组织的加权像产生最大对比度的。图像对比度及对比噪声比图像对比度及对比噪声比影响的图像对比度主要因素:影响的图像对比度主要因素:1、TR对图像对比度的影响2、TE对图像对比度的影响3、TI对图像对比度的影响4、翻转角对图像对比度的影响5、对比剂对图像对比度的影响1 1、TR对图像对比度的影响对图像对比度的影响
9、 TR是RF脉冲结束后纵向磁化恢复所需要的时间。TR对图像对比度的影响分为两个方面。短TR影响T1图像对比度 长TR影响T2图像对比度2 2、TETE对图像对比度的影响对图像对比度的影响 TE值主要影响图像的T2对比度,TE是T2加权像的控制因素。因此,组织间的对比度随TE的延长而增加。T1对比度主要是在短TR的条件下取得的。但是,TE值越短图像的对比度越好。因为 TE越短减少了图像中T2弛豫的影响,得到突出组织的T1加权像。因此,在T1加权、质子密度加权及MRA中采用尽可能短的TE。但是,可能导致信噪比降低。3 3、TITI对图像对比度的影响对图像对比度的影响 在IR序列中,图像的对比度主要
10、受TI的影响,在180反转脉冲后质子处于基本饱和状态,然后再以不同的弛豫时间恢复纵向磁化,这时TI时间决定了90脉冲后纵向磁化矢量恢复的多少,从而决定了信号强度的对比。比如,想要抑制脂肪,TI值就要短。4 4、翻转角对图像对比度的影响翻转角对图像对比度的影响 在梯度回波脉冲序列中,翻转角的大小决定了射频脉冲激励后横向磁化矢量的大小。小翻转角在横向磁化矢量相当大,而纵向磁化矢量变动很小,从而产生T2图像对比;而大翻转角可使短T1组织弛豫,产生的图像T1加权明显。5 5、对比剂对图像对比度的影响对比剂对图像对比度的影响 为了提高正常组织与病变组织的对比,MR成像常用对比剂。常用的Gd-DTPA可使
11、组织的T1缩短,特别是病变组织的T1缩短,提高了显示病变组织的能力。影响图像质量的因素影响图像质量的因素明锐度MTF空间分辨率Lp/mm信噪比S/NMR图像质量除了用空间分辨力、信噪比、图像对比度来评定外,磁场的均匀度也是一个质量控制的评价因素。这是在安装机器时的主要调试指标。磁场的均匀度越高,图像的质量越好。磁场强度在主磁场的磁体中心直径50cm的球形内最均匀,越远离中心,磁场均匀度越差,而且采集的信号也弱。所以,摆位时要注意将被检查部位的中心放在主磁场中心区。提示提示伪影:伪影:是指在磁共振扫描或信息处理过程中,由于某种或几种原因出现了一些人体本身不存在的图像信息,致使图像质量下降的影像。
12、MR出现伪影的原因与其扫描序列以及成像参数多、成像过程复杂有关。由于原因不同,所产生的伪影表现和形状也各异。只有正确了解伪影产生的原因以及各种伪影的图像特征,方能有效地限制、抑制以至消除伪影,提高图像质量。影产生的原因:影产生的原因:1、装备伪影2、运动伪影3、金属异物伪影1 1、装备伪影、装备伪影 装备伪影是指机器设备系统本身产生的伪影。它包括机器主磁场强度、磁场均匀度、软件质量、电子元件、电子线路以及机器的附属设备等所产生的伪影。装备伪影主要取决于生产厂家设计生产的产品质量以及某些人为因素,如机器设备的安装、调试以及扫描参数的选择,相互匹配不当等。与机器设备有关但主要由操作者掌握的各种参数
13、,如TR、TE、矩阵、观察野等出现偏差也可出现伪影。化学位移伪影化学位移伪影:化学位移伪影在沿含水组织和脂肪组织界面处,表现为无信号的黑色和高信号的白色条状或月牙状影像。例如肾和肾周围脂肪之间一侧为黑色,而另一侧为白色的化学位移伪影。任何磁共振系统都能产生化学位移伪影,但高场强比低场强的MR机更加明显。化学位移伪影易于识别,并且可通过改变相位和频率编码方向加以抑制。1 1、装备伪影装备伪影卷褶伪影卷褶伪影:被检查的解剖部位的大小超出了观察野(FOV)范围,即选择观察野过小,而使观察野范围以外部分的解剖部位的影像移位或卷褶到图像的另一端。卷褶伪影主要发生在相位编码方向上。图像出现卷褶伪影不仅影响
14、图像质量,从而影响对病变的观察。因此应避免卷褶伪影发生。消除卷褶伪影的方法是将被检查部位的最小直径摆到相位编码方向上或加大观察野,便可得到满意地解决。1 1、装备伪影装备伪影截断伪影截断伪影:截断伪影是因数据采集不足所致。在图像中高、低信号差别大的两个环境的界面,如颅骨与脑表面,脂肪与肌肉界面等会产生信号振荡,出现环形黑白条纹,此即截断伪影。截断伪影可以通过增加矩阵来避免数据采集不足或在傅立叶变换前对信号滤过来抑制或消除截断伪影,但后者会导致空间分辨力下降。1 1、装备伪影装备伪影部分容积效应部分容积效应:当选择的扫描层面较厚或病变较小且又骑跨于扫描切层之间时,周围高信号组织掩盖小的病变或出现
15、假影,这种现象称为部分容积效应。部分容积效应可以通过选用薄层扫描或改变选层位置得以消除。这对微小病变的检出更为重要。在可疑是部分容积效应造成的伪病灶的边缘作垂直方向定位,也可消除部分容积效应造成的假像。1 1、装备伪影装备伪影交叉对称信号伪影交叉对称信号伪影:交叉对称信号伪影也是由于设备原因造成的一种伪影。常出现于自旋回波脉冲序列T2加权像或质子密度加权像,主要因磁场的不均匀性引起,低场强的设备比高场强设备更易出现。主要表现为图像在对角线方向呈对称性低信号。在刚开机时容易发生这种伪影,随着开机时间的延长,磁体内匀场线圈逐渐恢复工作,随着磁体均匀度的提高此类伪影即可消除。1 1、装备伪影装备伪影
16、敏感性伪影敏感性伪影:不同组织成分的磁敏感性不同,它们的质子进动频率和相位也不同。回波平面成像(EPI)由于使用强梯度场,对磁场的不均匀性更加敏感,在空气和骨组织磁敏感性差异较大的交界处,如颅底与鼻窦处会因失相位出现信号丢失或几何变形的磁敏感性伪影。消除磁敏感伪影的方法是在做EPI之前先进行均场;改变扫描参数,如减小层厚、选择射频带宽较宽的序列或倾斜切面等。1 1、装备伪影装备伪影生理性运动伪影生理性运动伪影:生理性运动伪影是因MR成像时间较长,在MR成像过程中心脏收缩、大血管搏动、呼吸运动、血流以及脑脊液流动等引起的伪影,这种伪影是引起MR图像质量下降的最常见的原因。生理性运动伪影是生理性周
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