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第四节 成像参数的选择. 一、 MRI 图像质量的评价指标. 1.空间分辨力 空间分辨力是指影像对物体细节的分辨能力，是指在一定的对比度下，影像能够分辨的邻接物体的空间最小距离。而在影像学中，空间分辨力是靠每个体素表现出来的，空间分辨力取决于体素的大小。体素容积小，空间分辨力高；体素容积大，则空间分辨力低。. 层面内分辨力=像素尺寸=视野/矩阵 所以当 FOV 一定时，像素矩阵越大，空间分辨力越高；像素矩阵越小，空间分辨力越低。当像素矩阵一定时， FOV 越小，空间分辨力越高； FOV 越大，空间分辨力越低。.
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一、MRI图像质量的评价指标 • 1.空间分辨力 空间分辨力是指影像对物体细节的分辨能力，是指在一定的对比度下，影像能够分辨的邻接物体的空间最小距离。而在影像学中，空间分辨力是靠每个体素表现出来的，空间分辨力取决于体素的大小。体素容积小，空间分辨力高；体素容积大，则空间分辨力低。
层面内分辨力=像素尺寸=视野/矩阵 • 所以当FOV一定时，像素矩阵越大，空间分辨力越高；像素矩阵越小，空间分辨力越低。当像素矩阵一定时，FOV越小，空间分辨力越高；FOV越大，空间分辨力越低。
2.信噪比 图像信噪比是指图像中的信号能量与噪声能量之比。对一个体素而言，其信噪比就是该体素的信号强度除以体素的噪声值。 • 在MR成像中有很多因素可以影响信噪比，对于某一区域的信噪比可以用一个式子表示： • 信噪比=k×质子密度×体素体积×磁化量×(激发次数)1/2
3.对比度 对比度是指组织之间信号强度的相对差异。两种组织的对比度常以下式表示： |S1-S2|/|S1+S2| • C为对比度，S1、S2分别为两组织的信号强度。 • MRI图像的对比度有时由于严重的噪声影响，而不能真实反映图像质量，因此必须把噪声考虑在内，在MRI中经常用对比噪声比来评价图像质量。两种相关组织的对比度噪声比代表两种组织的信噪比的差异，所以 CNR=SNRA-SNRB CNR表示对比度噪声比，SNR与SNR分别代表A、B两种组织的信噪比。
4.信噪比和空间分辨力之间的相互影响 信噪比与体素的大小成正比，因此空间分辨力直接影响信噪比的大小。以颞颌关节和体部成像为例，颞颌关节成像FOV12cm、层厚3mm，体部成像FOV36cm，层厚6mm，两者矩阵均为256×256，则体部成像的体素尺寸是颞颌关节成像的18倍。因此如果使用同样的线圈，体部成像的信噪比将会是颞颌关节成像的18倍。
在设置成像参数时应特别注意SNR是影响图像质量的最重要因素。一般情况下，图像SNR高时，多能同时满足对CNR的要求。不应追求过高的空间分辨力而牺牲SNR，如选择3mm以下的层厚、很大的矩阵或很小的FOV（如8mm）。有时层厚减少1mm并不能明显提高空间分辨力，却可能造成SNR的严重丧失，而当SNR很低时，再高的空间分辨力也将失效。在设置成像参数时应特别注意SNR是影响图像质量的最重要因素。一般情况下，图像SNR高时，多能同时满足对CNR的要求。不应追求过高的空间分辨力而牺牲SNR，如选择3mm以下的层厚、很大的矩阵或很小的FOV（如8mm）。有时层厚减少1mm并不能明显提高空间分辨力，却可能造成SNR的严重丧失，而当SNR很低时，再高的空间分辨力也将失效。
二、成像参数对MRI图像质量的影响 • 1.激励次数 激励次数也称平均次数（number of signal average；NSA），是每个相位编码数据采集的重复次数。 • 从SNR公式可知，信噪比与NEX的平方根成正比，增加NEX可以提高图像的信噪比；反之，减少NEX会降低图像的信噪比。
2.层厚 层厚的选择依赖于多种因素，例如，解剖区域、要成像的组织结构的尺寸、扫描序列所允许的扫描层数、信噪比的要求、主磁场和梯度磁场的强度等等。 • 层面越厚，产生的信号越多，信噪比越高。但是越厚，则垂直于层面方向的空间分辨力越低，而且部分容积效应也大。
3.层面间距 层面间距是指层面之间的间隔。理想的成像是无间隔连续扫描，但是这对RF脉冲的形状（或包络）有一定的要求，而实际产生的RF脉冲并不象理想的那样精确。在对目标层面激励时，由于射频脉冲的非理想性，将引起相邻层面内的质子受到额外的激励，形成层面交叉干扰（cross talk）。图4-2显示了RF脉冲激励的层面形状，如果层面无间距或者层面间距小都会引起层面之间的交叉干扰激励。
这种额外激励使得层面所经历的有效TR比设置的TR要短（因为先受到前面层面脉冲的激发，比设置的时间早），磁化矢量恢复不足，会导致信号强度降低。TR的缩短对信号的影响还与脉冲序列有关，这种作用对T2加权像的影响要大于T1加权像。因此，在T2加权像上层面间距一般选用层厚的20%～50%可去除层面间的交叉干扰；T1加权像上层面间距一般选用层厚的10%～30%可去除层面间的交叉干扰。这种额外激励使得层面所经历的有效TR比设置的TR要短（因为先受到前面层面脉冲的激发，比设置的时间早），磁化矢量恢复不足，会导致信号强度降低。TR的缩短对信号的影响还与脉冲序列有关，这种作用对T2加权像的影响要大于T1加权像。因此，在T2加权像上层面间距一般选用层厚的20%～50%可去除层面间的交叉干扰；T1加权像上层面间距一般选用层厚的10%～30%可去除层面间的交叉干扰。 • 与二维采集不同，三维采集没有相邻层面间的交叉干扰，但是相邻层块之间也会有交叉干扰。
4.FOV FOV由跨越图像的水平和垂直两个方向的距离确定的。最小FOV是由梯度场强的峰值和梯度间期决定的，通过增大频率和相位编码梯度磁场的强度可以减小FOV。 • 在矩阵不变的情况下，随着FOV的减小，图像的空间分辨力将会提高，而信噪比则下降，图像的空间分辨力与FOV成正比，而信噪比与FOV的平方根成正比。另外，减小FOV也可导致卷折伪影，并加重化学位移伪影。
5.采集矩阵 图像采集矩阵（matrix）代表沿频率编码和相位编码方向的像素数目（即编码次数），即图像矩阵=频率编码次数×相位编码次数。例如频率编码次数为256，相位编码次数为192，则矩阵为256×192。 • 在FOV不变的情况下，随着采集矩阵的增加，图像的空间分辨力将会提高，而信噪比则下降。另外，矩阵的增加也会延长成像时间，成像时间正比于相位编码的次数，即相位编码方向的像素数目。
6.重复时间 两个激发脉冲间的间隔时间称为重复时间。激发脉冲停止后，开始纵向弛豫，纵向磁化矢量随时间逐渐恢复增大，TR时间决定着激发脉冲发射之前纵向磁化矢量恢复的大小。回波信号的大小取决于读出信号时的横向磁化矢量的大小，横向磁化矢量的大小又依赖于翻转的纵向磁化矢量的大小。因此延长TR可以使纵向磁化恢复的多（TR足够长时，全部纵向磁化得到恢复），因而在下一次激励时将有更多的横向磁化，产生的信号量多，提高了图像信噪比；反之，缩短TR，仅有部分纵向磁化恢复，在下一次激励时的横向磁化就小，产生的信号量少，降低了图像信噪比。
7.回波时间 激发脉冲与产生回波（即读出信号）之间的间隔时间称为回波时间（echo time；TE）。激发脉冲停止后，开始横向弛豫，横向磁化矢量随时间逐渐减小，而回波信号的大小取决于读出信号时的横向磁化矢量的大小。TE决定着读出信号前横向磁化的衰减量，因此延长TE，会使横向磁化的衰减的多，产生的信号少，导致图像信噪比下降；反之，缩短TE，横向磁化的衰减的少，产生的信号多，图像信噪比提高。
除影响SNR外，TE还主要决定着图像的加权对比。缩短TE提高图像信噪比的同时会降低T2加权成分，降低图像组织之间的T2对比，例如脑脊液与白质间的对比。另外，缩短TE还会增加脉冲序列所允许的扫描层数，但是缩短TE能造成序列允许的最小FOV和最小层厚增大。除影响SNR外，TE还主要决定着图像的加权对比。缩短TE提高图像信噪比的同时会降低T2加权成分，降低图像组织之间的T2对比，例如脑脊液与白质间的对比。另外，缩短TE还会增加脉冲序列所允许的扫描层数，但是缩短TE能造成序列允许的最小FOV和最小层厚增大。
8.翻转角 在RF脉冲的激励下，宏观磁化强度矢量将偏离静磁场的方向，其偏离的角度称为翻转角(α或flip angle；FA)。翻转角控制着将有多少纵向磁化转变为横向磁化，翻转大，由纵向磁化矢量翻转成的横向磁化矢量就大，产生的信号就多，因此信噪比就高。反之，翻转小，由纵向磁化矢量翻转成的横向磁化矢量就小，产生的信号就少，因此信噪比就低。 • SE脉冲序列使用90ºRF脉冲，使全部纵向磁化均转变为横向磁化，而GRE脉冲序列使用小于90ºRF脉冲，仅使部分纵向磁化转变为横向磁化。此外，SE脉冲序列使用180º复相位脉冲，比GRE脉冲序列通过梯度反转产生的复相位更有效。因而SE脉冲序列获取的信号量更多，SNR也更高。
9.接收带宽 序列的接收带宽（bandwidth）是指读出梯度采样频率的范围。采用弱的频率编码梯度和延长的读出间期可获得窄的带宽，但是当序列使用短TE值时不能获得窄带宽。 • 窄的带宽可以使接收到的噪声量减少（因为超出带宽频率范围的噪声不能被接收），提高图像的信噪比。例如，当接收带宽减少到原来的一半时，SNR大约增加40%。而同时用窄带宽获得的图像对病人运动伪影、磁敏感伪影以及设备的不稳定（例如涡流）更加敏感；另外，窄带宽还会使序列允许的TE值减小、采集的层面数减少，并且加重化学位移伪影。相反，较宽的带宽序列允许使用较短的TE和较多的层面数，但是较宽的带宽会增加背景噪声，从而降低信噪比。
10.射频线圈 射频线圈的功能之一是从体内采集信号，同时，射频线圈对组织产生的噪声也很敏感。噪声的多少与射频线圈所包含的组织容积有关。体线圈完全包绕着需要成像的人体部分，其大小接近受检人体的大小，所以体线圈接收的噪声最大。体线圈与成像组织间的距离也比使用其它线圈时大，这实际上减少了从单个体素所接收到的信号强度，所以体线圈的SNR比其他类型的SNR差。表面线圈所接受的信号大多来自附近组织，其敏感区域有限，同时，它一般与兴趣区域距离较近，所以对于相同部位成像，用表面线圈采集的信号比用体线圈要强。但是表面线圈的敏感度在成像范围内是不均匀的。
