获取高质量MR图像的要素浅析
彭振军 孔祥泉 刘定西 熊茵 于群 曾祥阶 冯敢生
关键词: MR成像理论 优质MR图像
放射科QA与QC计划在常规X 线成像及CT成像领域已取得了初步成果，作为医学影像技术重要组成部分的MRI技术，其QA、QC计划理应逐步实施，但由于其成像技术的复杂性和特殊性使之无从着手。首先是多参数的信号采集使得同一种组织在应用不同的参数时其信号强度不同；其次是多方位的成像使各种解剖关系的位置确定是一个需要重新认识的过程；再就是因参数的变化而引发的众多脉冲序列和辅助成像技术的涌现，这就需要对MR成像理论有更深一层的理解。
一、获取1幅优质MR图像的条件
获取优质的诊断图像是实施QA、QC计划的目的。每一幅MR图像都由下列内容组成：图像噪声、图像对比度、图像分辨率及图像中的伪影，这4个方面反映了1幅图像的全部内容。对MR图像人们较关心的是各类组织的信号强度及影响因素：组织参数(包括组织的质子密度，T1及 T2值)，测定参数(包括TR、TE、翻转角、层厚、层距、矩阵、采集、滤过、内插等)和系统参数(包括磁场强度及使用线圈的类型等)。而人们最为关心的是信号与噪音之比，这两者间的关系是互为因果的，即信号强度越高时噪声也越大，只有通过抑制噪声、增强信号才可达到满意的效果。信噪比受如下关系制约：体素大小、信号采集次数、线圈及射频脉冲频带宽度。MR图像的对比度与所使用的脉冲序列、脉冲参数及对比剂(MR对比剂，如钆喷替酸葡甲胺)有关，对比度与噪声之比又称对比噪声比，它表示两种相关组织间的信噪比之差，是评价1幅MR图像质量的重要指标。图像的分辨率与扫描所用的层厚，观察视野(FOV)及矩阵有关[1]。
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实际上1幅优质MR图像的获得必须具备如下条件：即较大的信噪比、较高的分辨率、良好的对比度及较短的检测时间。为什么用如此缓和的语气来表达这4个条件？是因为这4个条件间有着相互制约的一面。比如为了缩短检测时间，可以减少信号采集次数，但此时却降低了信噪比；减少TR可以缩短检测时间，但此时因降低了磁化强度而影响图像对比度；增加矩阵可以提高图像空间分辨率，但却降低了图像信噪比，还增加了检测时间；加大层厚可以提高信噪比，但却降低了图像空间分辨率等[2]；因此，如何获取1幅优质的MR图像的确是一个复杂的问题，只有在充分理解各种成像参数内涵的前提下，合理协调各参数间的关系及匹配，才可能达到较为理想的效果。
二、MRI的多参数信号采集
MRI技术的复杂性及特殊性主要表现在其多参数的信号采集，它使得同一组织在应用不同的参数时信号强度有所改变，以及同一组织在同一脉冲序列中某个参数值的变化也使其信号强度不同。
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在MR成像过程中，至少有如下参数对各类图像的形成产生了影响：它们是TR，TE，组织的T1值、T2值、质子密度，流体的速度，翻转角度，反转时间(TI)，回波链长(ETL，也称快速因子)，回波次数，采集次数，FOV及矩阵大小等。其中对组织信号强度影响较大的有TR、TE、T1值、T2值、质子密度及流体的速度。小的翻转角、TI及ETL的应用，除对检测时间产生影响外，其对某些组织的信号强度也产生影响。在除外特殊增加脂肪抑制技术的前提下，以T2WI头皮脂肪信号的变化为例，在常规SE序列的T2WI上其信号较弱，在加了小翻转角的梯度回波序列的T2WI上其信号仍较强，在加了TI的反转恢复序列的T2WI其信号受到抑制而较弱，在加了ETL的快速SE序列的T2WI上其信号仍较强。同为T2WI，在选用了不同的成像参数后某组织的信号强度并不一致，尽管这种现象的产生主要归根于各成像序列中各种参数值的大小调整，同样也说明了选择不同的参数对组织信号强度的影响。
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同一组织在同一脉冲序列中某个参数值的变化也使其信号强度发生改变，这是一个认识MR图像的基本问题。以常规SE序列为例。短TR、短TE所获图像为T1WI，长TR、短TE为质子加权像，长TR、长TE为T2WI，这说明了TR或TE值的变化可以改变图像的性质。以颅脑常规SE成像脑脊液及脑白质与灰质信号强度的变化为例，脑脊液在T1WI上为低信号，质子加权像上亦为低信号，而T2WI上为高信号。说明TE值的变化改变了脑脊液的信号强度。同样在这组图像中，脑白质与脑灰质信号强度的变化，T1WI上白质相对于灰质表现为高信号，质子加权像上白质相对于灰质表现为低信号，T2WI上白质相对于灰质亦表现为低信号，这也说明了TR值的变化改变了脑白质与灰质的信号强度。
三、MR的多方位成像
多方位成像是MR技术主要的特点之一。普通X线平片摄影各组织器官间的叠加成像限制了其对某些病变认识的深度。断层摄影改善了平片对细小病灶的观察，但其上、下组织层所致的模糊伪影以及对某些特殊解剖部位的显示也不尽如人意。X线CT改善了对微细组织结构的显示，其最经典的轴面扫描模式尽管有多方位的图像重建软件支持，也难使观察者对图像的连续性建立足够的信心。现代MR技术不仅在轴面、矢状面、冠状面，还可以随心所欲地在任意方位上直接扫描成像。技术问题解决了，随之而来的认识问题不仅仅只限于诊断病变，多方位的成像往往会给观察者带来认识上的困难，所以必须熟悉解剖，仔细区分病理与生理组织。合理选择扫描参数用以充分展露相互间解剖关系及病变是MR 操作人员的基本功，1幅优质的MR图像应是以充分显示病灶为前提的。MR三维容积扫描成像后的多方位多层面的图像重建技术也是一种值得推荐的成像方法，它不仅可以实时显示容积范围内的解剖关系，而且还可以精确判断病灶的具体位置及对周围正常组织的浸润程度。
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四、MRI的脉冲序列和辅助成像技术
医学影像技术的进步莫过于MR成像技术，这不仅表现其在硬件方面的不断改良，软件方面的创新也使人感到应接不暇，其中各种新的脉冲序列和辅助成像技术的推出也是其重要的内容。从传统的SE序列、部分饱和序列到现在的单次激发快速自旋回波序列及平面回波成像(EPI)技术，无不遵从这样一个原则：即以最短的成像时间获取最佳的成像效果，这与QA、QC计划的宗旨是一致的。
几种参数的合理而协调地搭配即可形成某种脉冲序列。该脉冲序列的作用则表现在对某些特定组织的显示能力上，而辅助成像技术的作用就是促使这种显示能力更强或更加完善。如SE序列T1WI在颅脑实施增强后辅以磁化传递技术，则会使增强的效果更明显，病灶显示更加清晰。心脏及胸部扫描辅以心电门控技术可以减少心脏搏动所致的伪影,腹部扫描辅以呼吸门控技术可以减轻呼吸运动所致的伪影，眼眶部位的检查辅以脂肪抑制技术可使软组织信号高于脂肪而能准确地判断视神经的粗细、肌肉的大小及泪腺的轮廓[3]，等等。值得注意的是，脉冲序列与辅助成像技术两者的关系是相辅相成的。现在许多公司的产品在脉冲序列的设计中已将某些辅助成像技术加入进去了，甚至还加了某些成像的参数。
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每种脉冲序列和辅助成像技术都有其特定的含义。用某种特定的序列和技术诊断某些特殊的病变，已成为当今利用MR成像技术诊断疾病的重要手段，所以只有正确领会其中的含义，实际应用中才可能收到事半功倍的效果，否则将会是相反的结局。
作者单位：彭振军 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
孔祥泉 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
刘定西 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
熊 茵 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
于 群 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
曾祥阶 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
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冯敢生 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
参考文献
[1]Edelman RR, Kleefield J, Wentz KU, et al. Basic principles of magnetic resonance imaging.In: Edelman RR, Hesselink JR，eds. Clinical magnetic resonance imaging. Philadelphia: Saunders, 1990.20-23.
[2]高元桂，蔡幼栓，蔡祖龙，主编. 磁共振成像诊断学. 北京：人民军医出版社，1992.48-65.
[3]彭振军，曲来泽，刘定西，编著. 医用磁共振成像技术. 武汉：湖北科技出版社，1997.65-72., 百拇医药
关键词: MR成像理论 优质MR图像
放射科QA与QC计划在常规X 线成像及CT成像领域已取得了初步成果，作为医学影像技术重要组成部分的MRI技术，其QA、QC计划理应逐步实施，但由于其成像技术的复杂性和特殊性使之无从着手。首先是多参数的信号采集使得同一种组织在应用不同的参数时其信号强度不同；其次是多方位的成像使各种解剖关系的位置确定是一个需要重新认识的过程；再就是因参数的变化而引发的众多脉冲序列和辅助成像技术的涌现，这就需要对MR成像理论有更深一层的理解。
一、获取1幅优质MR图像的条件
获取优质的诊断图像是实施QA、QC计划的目的。每一幅MR图像都由下列内容组成：图像噪声、图像对比度、图像分辨率及图像中的伪影，这4个方面反映了1幅图像的全部内容。对MR图像人们较关心的是各类组织的信号强度及影响因素：组织参数(包括组织的质子密度，T1及 T2值)，测定参数(包括TR、TE、翻转角、层厚、层距、矩阵、采集、滤过、内插等)和系统参数(包括磁场强度及使用线圈的类型等)。而人们最为关心的是信号与噪音之比，这两者间的关系是互为因果的，即信号强度越高时噪声也越大，只有通过抑制噪声、增强信号才可达到满意的效果。信噪比受如下关系制约：体素大小、信号采集次数、线圈及射频脉冲频带宽度。MR图像的对比度与所使用的脉冲序列、脉冲参数及对比剂(MR对比剂，如钆喷替酸葡甲胺)有关，对比度与噪声之比又称对比噪声比，它表示两种相关组织间的信噪比之差，是评价1幅MR图像质量的重要指标。图像的分辨率与扫描所用的层厚，观察视野(FOV)及矩阵有关[1]。
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实际上1幅优质MR图像的获得必须具备如下条件：即较大的信噪比、较高的分辨率、良好的对比度及较短的检测时间。为什么用如此缓和的语气来表达这4个条件？是因为这4个条件间有着相互制约的一面。比如为了缩短检测时间，可以减少信号采集次数，但此时却降低了信噪比；减少TR可以缩短检测时间，但此时因降低了磁化强度而影响图像对比度；增加矩阵可以提高图像空间分辨率，但却降低了图像信噪比，还增加了检测时间；加大层厚可以提高信噪比，但却降低了图像空间分辨率等[2]；因此，如何获取1幅优质的MR图像的确是一个复杂的问题，只有在充分理解各种成像参数内涵的前提下，合理协调各参数间的关系及匹配，才可能达到较为理想的效果。
二、MRI的多参数信号采集
MRI技术的复杂性及特殊性主要表现在其多参数的信号采集，它使得同一组织在应用不同的参数时信号强度有所改变，以及同一组织在同一脉冲序列中某个参数值的变化也使其信号强度不同。
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在MR成像过程中，至少有如下参数对各类图像的形成产生了影响：它们是TR，TE，组织的T1值、T2值、质子密度，流体的速度，翻转角度，反转时间(TI)，回波链长(ETL，也称快速因子)，回波次数，采集次数，FOV及矩阵大小等。其中对组织信号强度影响较大的有TR、TE、T1值、T2值、质子密度及流体的速度。小的翻转角、TI及ETL的应用，除对检测时间产生影响外，其对某些组织的信号强度也产生影响。在除外特殊增加脂肪抑制技术的前提下，以T2WI头皮脂肪信号的变化为例，在常规SE序列的T2WI上其信号较弱，在加了小翻转角的梯度回波序列的T2WI上其信号仍较强，在加了TI的反转恢复序列的T2WI其信号受到抑制而较弱，在加了ETL的快速SE序列的T2WI上其信号仍较强。同为T2WI，在选用了不同的成像参数后某组织的信号强度并不一致，尽管这种现象的产生主要归根于各成像序列中各种参数值的大小调整，同样也说明了选择不同的参数对组织信号强度的影响。
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同一组织在同一脉冲序列中某个参数值的变化也使其信号强度发生改变，这是一个认识MR图像的基本问题。以常规SE序列为例。短TR、短TE所获图像为T1WI，长TR、短TE为质子加权像，长TR、长TE为T2WI，这说明了TR或TE值的变化可以改变图像的性质。以颅脑常规SE成像脑脊液及脑白质与灰质信号强度的变化为例，脑脊液在T1WI上为低信号，质子加权像上亦为低信号，而T2WI上为高信号。说明TE值的变化改变了脑脊液的信号强度。同样在这组图像中，脑白质与脑灰质信号强度的变化，T1WI上白质相对于灰质表现为高信号，质子加权像上白质相对于灰质表现为低信号，T2WI上白质相对于灰质亦表现为低信号，这也说明了TR值的变化改变了脑白质与灰质的信号强度。
三、MR的多方位成像
多方位成像是MR技术主要的特点之一。普通X线平片摄影各组织器官间的叠加成像限制了其对某些病变认识的深度。断层摄影改善了平片对细小病灶的观察，但其上、下组织层所致的模糊伪影以及对某些特殊解剖部位的显示也不尽如人意。X线CT改善了对微细组织结构的显示，其最经典的轴面扫描模式尽管有多方位的图像重建软件支持，也难使观察者对图像的连续性建立足够的信心。现代MR技术不仅在轴面、矢状面、冠状面，还可以随心所欲地在任意方位上直接扫描成像。技术问题解决了，随之而来的认识问题不仅仅只限于诊断病变，多方位的成像往往会给观察者带来认识上的困难，所以必须熟悉解剖，仔细区分病理与生理组织。合理选择扫描参数用以充分展露相互间解剖关系及病变是MR 操作人员的基本功，1幅优质的MR图像应是以充分显示病灶为前提的。MR三维容积扫描成像后的多方位多层面的图像重建技术也是一种值得推荐的成像方法，它不仅可以实时显示容积范围内的解剖关系，而且还可以精确判断病灶的具体位置及对周围正常组织的浸润程度。
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四、MRI的脉冲序列和辅助成像技术
医学影像技术的进步莫过于MR成像技术，这不仅表现其在硬件方面的不断改良，软件方面的创新也使人感到应接不暇，其中各种新的脉冲序列和辅助成像技术的推出也是其重要的内容。从传统的SE序列、部分饱和序列到现在的单次激发快速自旋回波序列及平面回波成像(EPI)技术，无不遵从这样一个原则：即以最短的成像时间获取最佳的成像效果，这与QA、QC计划的宗旨是一致的。
几种参数的合理而协调地搭配即可形成某种脉冲序列。该脉冲序列的作用则表现在对某些特定组织的显示能力上，而辅助成像技术的作用就是促使这种显示能力更强或更加完善。如SE序列T1WI在颅脑实施增强后辅以磁化传递技术，则会使增强的效果更明显，病灶显示更加清晰。心脏及胸部扫描辅以心电门控技术可以减少心脏搏动所致的伪影,腹部扫描辅以呼吸门控技术可以减轻呼吸运动所致的伪影，眼眶部位的检查辅以脂肪抑制技术可使软组织信号高于脂肪而能准确地判断视神经的粗细、肌肉的大小及泪腺的轮廓[3]，等等。值得注意的是，脉冲序列与辅助成像技术两者的关系是相辅相成的。现在许多公司的产品在脉冲序列的设计中已将某些辅助成像技术加入进去了，甚至还加了某些成像的参数。
, http://www.100md.com
每种脉冲序列和辅助成像技术都有其特定的含义。用某种特定的序列和技术诊断某些特殊的病变，已成为当今利用MR成像技术诊断疾病的重要手段，所以只有正确领会其中的含义，实际应用中才可能收到事半功倍的效果，否则将会是相反的结局。
作者单位：彭振军 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
孔祥泉 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
刘定西 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
熊 茵 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
于 群 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
曾祥阶 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
, http://www.100md.com
冯敢生 武汉，同济医科大学附属协和医院放射科 430022
参考文献
[1]Edelman RR, Kleefield J, Wentz KU, et al. Basic principles of magnetic resonance imaging.In: Edelman RR, Hesselink JR，eds. Clinical magnetic resonance imaging. Philadelphia: Saunders, 1990.20-23.
[2]高元桂，蔡幼栓，蔡祖龙，主编. 磁共振成像诊断学. 北京：人民军医出版社，1992.48-65.
[3]彭振军，曲来泽，刘定西，编著. 医用磁共振成像技术. 武汉：湖北科技出版社，1997.65-72., 百拇医药