磁共振扫描颅内肿瘤病变最佳序列选择的研究—6-sigma理念的应用
【摘要】 目的 根据6-sigma管理理念的精髓，探讨传统头颅磁共振成像(MRI)的最佳序列选择。方法 50例颅内肿瘤性病变，随机平均分成5组，4组分别用于分析SE序列的TR、FA、NEX、PROJECTION的变化对图像质量的影响，另1组用于比较SE、IR、GR序列的具有T1W和T2W性质图像的质量。基本参数:TR(3500/500)、TE(90)、FA(90)、NEX(2)、PROˉJECTION(192)、FOV(24cm×24cm)、SLICE(9mm)、INTERVAL(10mm)。各种参数改变如下:TR(3000，4000/600，700)、FA(T2W:100，120/T1W:/80，60)，NEX(4，8)，PROJECTION(128，256)。每一受检对象只用于分析某一个参数变化对图像的影响。定量分析图像的T2和T1对比度、信噪比(SNR)，定性双盲法分析图像的临床应用价值，并分成极优、优、良、中、差5级。采用日立公司0.2TMRP-20EX医用磁共振成像仪，相控阵头颅线圈。结果 T2W时，TR由3000→3500→4000，对比度、信噪比均增加;T1W时，TR由500→600→700，影像的SNR增加，但对比度下降。T2W时，FA由90→100→120，图像对比度、SNR增加，影像质量提高;T1W时，FA由90→80→60，图像对比度均增加，但图像SNR下降，颗粒增粗，图像质量下降。NEX由2→4→8，T1W、T2W图像的对比度无明显变化，SNR、均匀依次性增加、颗粒变细，图像质量提高。PROJECTION由128→192→256时，图像T1、T2对比度、SNR均无明显变化，但图像分辨率依次提高，模糊度降低，图像临床应用价值提高。SE、IR、GR序列的T1W性质图像比较，IR序列图像的对比度、SNR均最高，图像质量最好;T2W性质图像比较，IR序列图像对比度最高，但SNR极低，SE序列图像的对比度和SNR均居中。结论 TR、FA主要影响图像对比度及信噪比;NEX主要影响图像的信噪比、均匀性以及颗粒影粗细;PROJECTION主要影响图像的分辨率;IR序列采集的图像具有很高的对比度。采用以下参数:TR(3500/500)，FA(100/90)，NEX(2)，PROJECTION(192)，FOV(24cm×24cm)，SLICE(9mm)，INTERVAL(10mm)采集的图像合格率达到6-σ要求。
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关键词 MRI 序列参数 优化选择 6-σ
【文献标识码】 A 【文章编号】 1606-8106(2003)15-2267-04
The study of traditional MR imaging of the head:
optimization of imaging parameters—guided by6-σsoul
Wang Boyin，Miao Ying，Ni Ruijun，et al.
People’s Hospital of Shaoxing，Zhejiang312000.
【Abstract】 Objective Based on the soul of6sigma，investigate the optimizedsequence and parameters of traditional MRI of head.Methods 50cases with tumors incranial，devided into5groups randomly.4groups were used to analyse the change of image qualitywhen the parameter TR，FA，NEX，PROJECTIONwere changed in SE seˉquence.The other group was used to compare the image quality acquired with SE，IR，GR sequence.Baseline paˉrameters consist of TR(3500/500)，TE(90)，FA(90)，NEX(2)，PROJECTION(192)，FOV(24cm×24cm)，SLICE(9mm)，INTERVAL(10mm).The alterations included variation in the number of TR(3000，4000/600，700)，FA(T2W:100，120/T1W:/80，60)，NEX(4，8)，PROJECTION(128，256).Results Each case was used to analyse the change of image quality by some one parameter changed.The T1，T2weight contrast degree and signal to noise ratio(SNR)were analyzed by quantum.In the same time，image clinic value were analyzed by double in-blinded fashˉion，analyzing content including SNR，uniformity，blurring，grains，ghosting artifacts and geometric distortion etc.Both contrast and SNR of imageincreased when TR was changed from3000to3500to4000in T2WI;When TR was changed from500to600to700，image’s SNR increased in T1WI，however contrast decreased.Image’s SNR inˉcreased when FA was changed from90to100to120in T2WI，however contrast decreased;Image’s contrast increased when FA was changed from90to80to60in T1WI，however SNR decreased.Both SNR and uniformity increased，grain changed small when NEX was changed from2to4to8in both T1W and T2W image，the contrast of image havˉing no obvious changes.Both contrast and SNR of image had no obvious changes when PROJECTION was changed ˇ 基金项目:浙江省医药卫生科学研究基金(编号:2002B061)from128to192to256，while the special resolution improved，blurring decreased，image’s clinic value improved.This happened in T1W and T2W image.Comparing the T1W image’s quality of SE，IR，GR sequence，the contrast and SNR of image from IR sequence were the best;Comparing the T2W image’s quality from SE，IR，GR sequence，the contrast of image from IR sequence was the highest，however the SNRwas extremely low，the uniformity of image was bad.Conclusion TR and FA influence the contrst and SNR of image predominantly.NEX influences the SNR of mage predominantly.PROJECTION influences the resolution predominantly.T1W image from IR sequence has exˉtremely high contrast and SNR.We think that TR(3500/500)，FA(100/90)，NEX(2)，PROJECTION(192)，FOV(24×24)，SLICE(9mm)，INTERVAL(10mm)are the better fabrication of parameters of traditional head-MRI in low magnetic field system.The qualification rate of image quality can fulfil6-σstandard
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.Key words MRI sequence parameter optimization 6-σ
我们在临床实践中深切感到，MRI是一种通过医生选择不同序列、不同参数来创建不同图像效果的一种成像技术。因此，在众多的序列、参数中如何进行选择，以获取最佳的图像质量和最佳的诊断效果，是放射科医生必须研究的课题。
这一课题的研究，不仅使我们获取了最佳序列参数的选择，同时提高了患者一次性MRI检查的临床效果，提高了检查效率，减少了患者不必要的多次检查的经济负担。
通过文献与查新检索，绝大多数的参考资料只是提到了各种参数对图像的一般影响。然而，一个参数究竟有哪些影响?影响的程度有多大，敏感性如何?未发现深入的定量研究。
本课题研究的目的是，应用现代管理学提出的6-sigˉma理念，用最短的时间选择出颅内肿瘤病变最佳序列，以此作为今后临床的常规序列。
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1 资料与方法
1.1 一般资料 50例颅内肿瘤患者，年龄8～65岁。随机分成5组，4组分别研究SE序列的TR，FA，NEX，PROJECˉTION对图像的影响，另1组用于比较不同序列(SE，IR，GR)的具有T1W和T2W性质的图像质量。0.2TMRP-20EX医用成像仪。所有图像采集均用头颅相控阵线圈，横轴位扫描，SE序列的基本成像参数:TR(3500/500ms)，TE(90ms)，FA(90)，NEX(2)，PROJECTION(192)，FOV(24cm×24cm)，SLICE(9mm)，INTERVAL(10/9mm)。不选择预饱和脉冲。扫描平面平行于第4脑室后角与额叶底部的连线。从小脑扁桃体下缘开始切层，共扫12层，头颅较小者，采用无间距连续扫描。分别独立分析TR，FA，NEX，发射对图像质量的影响。各种参数改变如下:TR(3000，4000/600，700)，FA(T2W:100，120/T1W:80，60)，NEX(4，8)，PROJECTION(128，256)。每一次只改变一种参数。SE，IR，GR序列比较时，各自的参数如下:T1W性质图像时，SE(TR500，TE20，FA90);IR(TR1500，TE38，TI500);GR(TR500，TE23，FA90)。T2W性质图像时:SE(TR3500，TE120，FA90);IR(TR1500，TE38，TI100);GR(TR800，TE23，MFA30)，以上各序列的NEX均为2，PROJECTION均为192。
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1.2 图像质量的分析方法及内容 在占位病变的中心区取一感兴趣区ROI A ，在同一层面内的正常脑白质或脑干，小脑内取另一感兴趣区RIO B ，ROI A 和RIO B 所包含的像素相同，同一患者不同参数或序列中ROI A ，RIO B ，的位置相同。感兴趣区信噪比(SNR)的测量和计算参照Jonathan Bishop，Tao Li的方法 [3，4] ，用公式SNR=SI/SD，SI指某一感兴趣区的信号强度，SD指图像背景四个角落的相同大小的ROI A 信号强度标准差的平均传值，定量分析影像的SNR和对比度(C=S A -S B )，S A ，S B 分别代表ROI A ，ROI B 的信号强度。影像质量的定性分析采用双盲模式，由两个有丰富诊断经验的放射科医生进行阅片，分析图像的对比度、信噪比、均匀性、模糊影、颗粒影等，再对图像应用价值进行综合分级，共5级:极优，优，良，中，差。
2 结果
2.1 TR对图像质量的影响 T2W成像时，TR由3000增加为3500时，平均对比度增加了6.0%，平均SNR增加了10.8%，TR由3500增加为4000时，平均对比度增加了4.5%，平均SNR增加了6.8%，阅片分级情况:TR为3000时，有2例图像质量为差，8例图像质量为中;TR为3500和4000时，影像质量大多为优，个别为极优和良。从表1可以看出，T1W成像时，TR由500增加为600，平均SNR增加11.3%，平均对比度下降4.6%，TR由600增加为700时，平均SNR增加3.8%，平均对比度下降10.4%。阅片分级情况:TR为500时，8例图像质量为优，2例为良。TR为600时，7例图像处于良的水平，另3例为中、良。TR为700时，6例图像处于中的水平，1例为良，2例为中、良，1例为差，基本上用肉眼不能分辨其对比度。
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2.2 FA对图像的影响 FA由90增加为100时，图像的平均T2W对比度增加3.9%，平均SNR增加3.8%。FA由100增加为120时，T2W平均对比度增加5.2%，平均SNR增加22.9%。T1W时，FA由90降低为80时，图像的平均对比度增加1.5%，平均SNR下降4.1%，FA由80降低为60时，图像的平均对比度增加8.1%，平均SNR下降4.9%。阅片分级情况:T2W，FA为90时，影像质量为中的3例，为中、良的有4例，为良的有2例，影像质量为差的1例;FA的为100例时，影像质量为优的有7例，良和优良的各1例，优、极优各1例;FA为120时，影像质量为优的7例，优、极优各3例。T1W，FA为90时，影像质量为良的有6例，为优的3例，为中或良的1例;FA为80时，影像质量为中的有8例，为中、差的1例，为良的1例;FA为60时，影像质量全部为差。
2.3 NEX对图像质量的影响 NEX由2增加为4时，T1W图像SNR增加8.8%，T2W图像SNR增加6.8%，NEX由4增加为8时，T1W图像SNR增加7.1%，T2W图像SNR增加4.7%;T1W和T2W对比度均未见明显变化。阅片分级情况:T1W，NEX为2时，影像质量为中的有5例，为中、良的3例，为良的2例;NEX为4时，有9例影像质量为优，1例为优、良。NEX为8时，影像质量均处于极优和优的水平。T2W，NEX为2时，影像质量为良的有7例，处于中、良水平的有2例，1例质量为中。
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2.4 PROJECTION对图像的影响 PROJECTION为128、192、256各自所对应的图像的信号强度、SNR、对比度均未见有规律的改变。阅片分级情况:T1W，PROJECTION为128时，影像质量为差的有1例，为中、差的有2例，为中的有2例，为中、良的有2例，为良的有2例，为优的1例;PROJECˉTION为192时，影像质量处于优和极优水平的有6例，处于优及优良水平的为4例;PROJECTION为256时，影像质量处于优、极优的有7例，为优良及良的各1例，为中的1例。T2W，PROJECTION为128时，影像质量处于差及中差水平的有7例，为中的有2例，为中良的1例;PROJECTION为192和256时，影像质量均有9例达到了优以上的水平，1例为良。
2.5 IR，GR序列所获得的具T1W和T2W性质的图像与SE序列的标准T1W，T2W图像的比较 IR序列所获得的图像对比度最高，GR序列所获得图像对比度最低。T1W时，IR序列图像最好，其平均SNR要比SE序列图像高32.4%，T2W时IR序列图像最差，其SNR要比SE序列低33.2%。从两医生阅片情况来看，都一致认为IR序列所获得的T1W图像最好，基本上都达到了极优的质量，而T2W图像以SE序列最为合适，虽然只有中、良水平。
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3 讨论
与其它影像学检查相比，MR成像具有软组织分辨力高和任意切面成像的优势，与CT相比，头颅后颅窝还没有骨质伪影的干扰。但其成像参数多、复杂，其物理过程难于理解。传统MR的SE序列成像中，成像参数有:TR，TE，FA，NEX，PROJECTION(相位编码方向上的矩阵数)，FOV，SLICE(层厚)，INTERVAL(层间距)等。而各种参数对图像的影响又各有其特点。
根据MR的成像原理，TR的延长有利于处于高能态的质子完全弛豫而到达低能态的平衡状态，从而影响图像的质量。TE决定着何时采集高能态的质子在弛豫过程中所产生的MR信号，这样TE的长短就决定着不同组织的信号强度的重要因素。但在低场MR成像仪的头颅检查中，此参数已经由制造商设置为固定值，用户一般不能更改。FA实质上代表着激发脉冲(RF)能量的大小，比如FA为90度和100度时，前者使低能态的质子磁轴偏转90度，而后者是100度，当然偏转100度要比90度所需要的能量大，这样就直接影响着质子的T1、T2弛豫时间，从而影响图像的T1、T2加权对比度。NEX为激发次数，是指对各个体素进行激发的次数，再求各次MR信号的平均值，因而我们不难理解，NEX越大，影像质量应该越好，图像采集时间增加。
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PROJECTION是指矩阵大小，即把扫描区分成多少个体素，本文中的PROJECTION指相位方向上的矩阵。另外，FOV，SLICE，INTERVAL这些参数易于理解，不再重述。
以往的MR质量控制都是对MR仪本身的性能的研究，即对如何保证和监测MR硬件、软件系统的性能问题进行研究 [1，2，8] 。本文研究的是传统的头颅MR成像检查时，如何选择参数来控制图像质量问题，本文所得的结果应该有助于MR头颅扫描的参数选择。
此结果结合笔者多年的工作经验显示，传统的MR成像检查，各种参数的改变均不会产生重影、几何畸变，这些参数的改变主要影响图像的信号强度、T1、T2加权对比度、图像信噪比、分辨率、均匀性、颗粒影。另外，某些参数的延长将增加图像采集时间，患者合作能力差时会产生运动伪影，致使图像模糊不清，不利于诊断。
本研究结果显示，随着TR的延长，图像的T2W对比度、信噪比增加，影像质量提高，与Tao Li等在腹部EPI的研究中所得的结果一致 [4] 。这是由于足够长的TR可以抑制两个间隔脉冲之间的T1弛豫，而使具有不同T2弛豫时间的组织的差别充分显示出来。但并不是说随TR的无限延长，对比度、信噪比就可以无限增加。本组研究中TR由3500改为4000时，某些病例就没出现对比度增加的情况，另外，当MR信号强度的基数较高时，往往这种改变不易被肉眼所分辨。在T1W成像时，虽然信噪比和均匀性都增加，但T1W对比度下降，不利于临床诊断，当TR为700时，本组病例中有些病灶的T1W对比度用肉眼基本上分辨不出，而TR为500时对比度还比较明显。因而适当的对比度应放在第一位考虑。T1W图像本来对病灶的敏感性就相对较低，因而笔者主张T1W成像时，TR值不应超过500。
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T2W成像时，随着FA的加大，图像对比度、信噪比均增加。这是由于FA增加时，质子受激发后偏离平衡状态的角度越大，T2弛豫时间就越长，增加了不同组织质子之间的T2弛豫时间的差别。同TR一样，对比度当达到一定程度时，人眼就不能区分了。再就是FA的增加将导致人体内能量的沉积增多。本组研究结果表明，FA为100度时是比较合适的。
T1W成像时，随着FA的减小，T1W对比度增加，但图像的信噪比下降，颗粒增粗，图像质量下降。这是由于扩大了纵向弛豫时间的差别。因总的信号下降，自然就导致了SNR的下降。因为FA为90度时，对比度都还较理想，图像质量也相对较好。因而笔者主张90度是T1W较合适的激发角度。
增加NEX时，影像的信噪比、均匀性均增加，颗粒影减少。T1、T2加权对比度无明显变化。文献认为，信噪比(SNR)增加是n/n 1/2 或n 1/2 的函数 [5] 。这是因为多次激发后把采集到的信号进行平均，这样就可以使随机产生的噪声相对降低、局部极高或极低的信号得到中和，而使图像的均匀性增加、颗粒影减少。但是随着NEX的增加，图像采集的时间将成倍增加，这样患者就有可能移动而产生运动伪影。通过对本组病例的研究，NEX为2已经足可以达到诊断要求，且不失图像的美观性。
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从理论上讲，PROJECTION的增加，分辨率增高，但图像信噪比下降。这是由于体素量的增加，每个体素所含组织量减少，MR信号减少，随机噪声相对增加而使信噪比下降。Tao Li等人在腹部EPI的研究中将此参数从128改为256时，信噪比下降27.5% [4] 。但根据本组的研究结果来看，只有一个病例当PROJECTION从192改为256时，其信噪比下降了10%，其余均未出现上述状况。PROJECTION为192和256时，总体影像质量比128时要好，清晰度增高。另外，有作者认为增加此参数可以有效消除截断伪影 [6，7] 。笔者在工作中曾把PROJECTION设为88，得到的图像均匀性差、颗粒粗、分辨率低，影像质量低。另外，PROJECTION的改变不影响T1、T2加权对比度。通过本组的研究，笔者认为192应该是比较合适的参考值。
文献报道 [4] ，FOV增加，将使图像美观性更好、均匀增加，同时信噪比提高，但空间分辨率降低、模糊度增加。切层厚度增加与FOV增加具有相似的效果，这很容易理解。层间距增大使图像信噪比提高，分辨率提高、模糊度降低，但有可能遗漏处于层间的较小病变。SE、IR、GR序列各自的T1W性质图像，以IR序列图像最佳，具有极高的T1对比度和信噪比，但成像时间是SE序列的2～3倍，因而笔者认为在SE序列未能发现病变而临床又高度怀疑时，可以加扫此序列。SE、IR、GR各自的T2W性质的图像，总的说来以SE序列为最佳。虽然IR序列图像具有极高的T2W对比度，但信噪比、均匀性极低，不利于医学交流。GR序列头颅图像的对比度太低，不能用于临床诊断。
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6-sigma理念的应用。“sigma(σ)”是一个希腊字符，在统计学中被用来度量方差。将客户规范和方差结合在一起，提供了衡量每百万产品缺陷率(DPMO)的方法，它用能力指数Z表示。本课题以颅内肿瘤病变的MRI显示为切入点，运用6-σ方法及其分析工具，如鱼骨图、频谱图、主次因素图、因果关系图以及minitable统计软件进行分析，最终找出最佳脉冲序列与参数的匹配关系。6-σ是运用数学和统计学理论进行质量控制的管理方法，其本身就是一个应用工具，具有很强的可操作性，可以帮助我们找出问题的实质。将其应用在本课题的研究中，可以提高MRI检查的诊断精度，提高工作效率，加强科学管理，为病人提供更好的、更有效的服务。本课题的完成得益于6-sigma管理理念的应用，使我们在众多的脉冲序列与参数中找到了最佳选择。
6-sigma管理模式具体到磁共振检查序列的选择上来讲，就是要求我们通过改善前述参数值的设置，在进行磁共振检查时，以最小的误差率(3.4/百万)进行采集，患者MR图像的对比度、信噪比、分辨率、均匀性等特点可以达到尽可能满意的效果。显然，不可能通过某种参数(或序列)设置使采集到的图像让临床诊断正确率达到99.99966%。当然，作为磁共振医学检查，有其特殊性，在检查过程中有很多不确定性因素，比如患者检查时，突然咳嗽或无意识地移动了，这些都将影响图像质量。所以我们只能这样认为，应尽可能使影像质量的满意率接近6-sigma标准。从本组的 研究情况来看，影像质量被分为5级时，把影像质量达到“中”及以上作为合格标准，那么可以看出，SE序列时采用TR(3500/500)，FA(T2W:100/T1W:90)，NEX(2)，PROJECˉTION(192)，全部受检者的影像质量达到了此要求。当对SE、IR、GR序列的图像进行比较时，T1W图像质量以IR序列最高，合格率达到6-sigma要求，但检查时间较长。
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4 结论
综上所述，头颅MR图像质量对所选择的参数有一定的敏感性，TR、FA主要影响图像的对比度和信噪比，NEX主要影响图像的信噪比、均匀性，PROJECTION主要影响图像的分辨率，同时也影响图像的均匀性。笔者认为在低场磁共振中行头颅SE序列检查时，以下参数最为合适:TR(3500/500)，FA(T2W:100/T1W:90)，NEX(2)，PROJECTION(192)，FOV(24cm×24cm)，SLICE(9mm)，INTERVAL(10mm)，可以达到6-sigma要求。希望这篇文章对于基层医院的放射科医生在选择头颅MR的成像参数和序列时，如何使之最优化有所帮助。
参考文献
1 MJ FIRBANK，phD，RMHARRISION，phD.Quality assurance for MRI:practical experience.The British Journal of Radiology，2000，73:376-383.
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2 Mascaro L，Strocchi S.Definition criteria for a magnetic resonance qualiˉty assurance program:multicenter study.Radiol Med(Torino)，1999，97(5):389-399.
3 Jonathan Bishop，Abbas Samam.A Signal/Noise Analysis Quasi-static MR Elastograph.IEEE TRANSSACTION ON Medical Imaging，2001，20:1183-1187.
4 Tao Li，Scott A.T2-Weighted echo plannar MR imaging of the Abˉdomen Optimization of imaging parameters.Journal of Clinic Imaging，2003，27:124-128.
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5 隋邦森，吴恩惠.磁共振诊断学.北京:人民卫生出版社，1994，18.
6 俞海平.MR成像的质量控制.医用放射技术杂志，2002，(8):204.
7 李国英，李忠华.颅脑MR质量控制及技术改进.实用放射学杂学，2002，18(9):828-829.
8 曾琼新，黄飚，梁长虹，等.临床图像质量监测扫描的应用.放射学实践，2000，15(2):130-132.
作者单位:1312000浙江省绍兴市人民医院放射科2浙江大学邵逸夫医院放射科
(编辑李 木), 百拇医药(王伯胤)
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关键词 MRI 序列参数 优化选择 6-σ
【文献标识码】 A 【文章编号】 1606-8106(2003)15-2267-04
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optimization of imaging parameters—guided by6-σsoul
Wang Boyin，Miao Ying，Ni Ruijun，et al.
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【Abstract】 Objective Based on the soul of6sigma，investigate the optimizedsequence and parameters of traditional MRI of head.Methods 50cases with tumors incranial，devided into5groups randomly.4groups were used to analyse the change of image qualitywhen the parameter TR，FA，NEX，PROJECTIONwere changed in SE seˉquence.The other group was used to compare the image quality acquired with SE，IR，GR sequence.Baseline paˉrameters consist of TR(3500/500)，TE(90)，FA(90)，NEX(2)，PROJECTION(192)，FOV(24cm×24cm)，SLICE(9mm)，INTERVAL(10mm).The alterations included variation in the number of TR(3000，4000/600，700)，FA(T2W:100，120/T1W:/80，60)，NEX(4，8)，PROJECTION(128，256).Results Each case was used to analyse the change of image quality by some one parameter changed.The T1，T2weight contrast degree and signal to noise ratio(SNR)were analyzed by quantum.In the same time，image clinic value were analyzed by double in-blinded fashˉion，analyzing content including SNR，uniformity，blurring，grains，ghosting artifacts and geometric distortion etc.Both contrast and SNR of imageincreased when TR was changed from3000to3500to4000in T2WI;When TR was changed from500to600to700，image’s SNR increased in T1WI，however contrast decreased.Image’s SNR inˉcreased when FA was changed from90to100to120in T2WI，however contrast decreased;Image’s contrast increased when FA was changed from90to80to60in T1WI，however SNR decreased.Both SNR and uniformity increased，grain changed small when NEX was changed from2to4to8in both T1W and T2W image，the contrast of image havˉing no obvious changes.Both contrast and SNR of image had no obvious changes when PROJECTION was changed ˇ 基金项目:浙江省医药卫生科学研究基金(编号:2002B061)from128to192to256，while the special resolution improved，blurring decreased，image’s clinic value improved.This happened in T1W and T2W image.Comparing the T1W image’s quality of SE，IR，GR sequence，the contrast and SNR of image from IR sequence were the best;Comparing the T2W image’s quality from SE，IR，GR sequence，the contrast of image from IR sequence was the highest，however the SNRwas extremely low，the uniformity of image was bad.Conclusion TR and FA influence the contrst and SNR of image predominantly.NEX influences the SNR of mage predominantly.PROJECTION influences the resolution predominantly.T1W image from IR sequence has exˉtremely high contrast and SNR.We think that TR(3500/500)，FA(100/90)，NEX(2)，PROJECTION(192)，FOV(24×24)，SLICE(9mm)，INTERVAL(10mm)are the better fabrication of parameters of traditional head-MRI in low magnetic field system.The qualification rate of image quality can fulfil6-σstandard
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我们在临床实践中深切感到，MRI是一种通过医生选择不同序列、不同参数来创建不同图像效果的一种成像技术。因此，在众多的序列、参数中如何进行选择，以获取最佳的图像质量和最佳的诊断效果，是放射科医生必须研究的课题。
这一课题的研究，不仅使我们获取了最佳序列参数的选择，同时提高了患者一次性MRI检查的临床效果，提高了检查效率，减少了患者不必要的多次检查的经济负担。
通过文献与查新检索，绝大多数的参考资料只是提到了各种参数对图像的一般影响。然而，一个参数究竟有哪些影响?影响的程度有多大，敏感性如何?未发现深入的定量研究。
本课题研究的目的是，应用现代管理学提出的6-sigˉma理念，用最短的时间选择出颅内肿瘤病变最佳序列，以此作为今后临床的常规序列。
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1 资料与方法
1.1 一般资料 50例颅内肿瘤患者，年龄8～65岁。随机分成5组，4组分别研究SE序列的TR，FA，NEX，PROJECˉTION对图像的影响，另1组用于比较不同序列(SE，IR，GR)的具有T1W和T2W性质的图像质量。0.2TMRP-20EX医用成像仪。所有图像采集均用头颅相控阵线圈，横轴位扫描，SE序列的基本成像参数:TR(3500/500ms)，TE(90ms)，FA(90)，NEX(2)，PROJECTION(192)，FOV(24cm×24cm)，SLICE(9mm)，INTERVAL(10/9mm)。不选择预饱和脉冲。扫描平面平行于第4脑室后角与额叶底部的连线。从小脑扁桃体下缘开始切层，共扫12层，头颅较小者，采用无间距连续扫描。分别独立分析TR，FA，NEX，发射对图像质量的影响。各种参数改变如下:TR(3000，4000/600，700)，FA(T2W:100，120/T1W:80，60)，NEX(4，8)，PROJECTION(128，256)。每一次只改变一种参数。SE，IR，GR序列比较时，各自的参数如下:T1W性质图像时，SE(TR500，TE20，FA90);IR(TR1500，TE38，TI500);GR(TR500，TE23，FA90)。T2W性质图像时:SE(TR3500，TE120，FA90);IR(TR1500，TE38，TI100);GR(TR800，TE23，MFA30)，以上各序列的NEX均为2，PROJECTION均为192。
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1.2 图像质量的分析方法及内容 在占位病变的中心区取一感兴趣区ROI A ，在同一层面内的正常脑白质或脑干，小脑内取另一感兴趣区RIO B ，ROI A 和RIO B 所包含的像素相同，同一患者不同参数或序列中ROI A ，RIO B ，的位置相同。感兴趣区信噪比(SNR)的测量和计算参照Jonathan Bishop，Tao Li的方法 [3，4] ，用公式SNR=SI/SD，SI指某一感兴趣区的信号强度，SD指图像背景四个角落的相同大小的ROI A 信号强度标准差的平均传值，定量分析影像的SNR和对比度(C=S A -S B )，S A ，S B 分别代表ROI A ，ROI B 的信号强度。影像质量的定性分析采用双盲模式，由两个有丰富诊断经验的放射科医生进行阅片，分析图像的对比度、信噪比、均匀性、模糊影、颗粒影等，再对图像应用价值进行综合分级，共5级:极优，优，良，中，差。
2 结果
2.1 TR对图像质量的影响 T2W成像时，TR由3000增加为3500时，平均对比度增加了6.0%，平均SNR增加了10.8%，TR由3500增加为4000时，平均对比度增加了4.5%，平均SNR增加了6.8%，阅片分级情况:TR为3000时，有2例图像质量为差，8例图像质量为中;TR为3500和4000时，影像质量大多为优，个别为极优和良。从表1可以看出，T1W成像时，TR由500增加为600，平均SNR增加11.3%，平均对比度下降4.6%，TR由600增加为700时，平均SNR增加3.8%，平均对比度下降10.4%。阅片分级情况:TR为500时，8例图像质量为优，2例为良。TR为600时，7例图像处于良的水平，另3例为中、良。TR为700时，6例图像处于中的水平，1例为良，2例为中、良，1例为差，基本上用肉眼不能分辨其对比度。
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2.2 FA对图像的影响 FA由90增加为100时，图像的平均T2W对比度增加3.9%，平均SNR增加3.8%。FA由100增加为120时，T2W平均对比度增加5.2%，平均SNR增加22.9%。T1W时，FA由90降低为80时，图像的平均对比度增加1.5%，平均SNR下降4.1%，FA由80降低为60时，图像的平均对比度增加8.1%，平均SNR下降4.9%。阅片分级情况:T2W，FA为90时，影像质量为中的3例，为中、良的有4例，为良的有2例，影像质量为差的1例;FA的为100例时，影像质量为优的有7例，良和优良的各1例，优、极优各1例;FA为120时，影像质量为优的7例，优、极优各3例。T1W，FA为90时，影像质量为良的有6例，为优的3例，为中或良的1例;FA为80时，影像质量为中的有8例，为中、差的1例，为良的1例;FA为60时，影像质量全部为差。
2.3 NEX对图像质量的影响 NEX由2增加为4时，T1W图像SNR增加8.8%，T2W图像SNR增加6.8%，NEX由4增加为8时，T1W图像SNR增加7.1%，T2W图像SNR增加4.7%;T1W和T2W对比度均未见明显变化。阅片分级情况:T1W，NEX为2时，影像质量为中的有5例，为中、良的3例，为良的2例;NEX为4时，有9例影像质量为优，1例为优、良。NEX为8时，影像质量均处于极优和优的水平。T2W，NEX为2时，影像质量为良的有7例，处于中、良水平的有2例，1例质量为中。
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2.4 PROJECTION对图像的影响 PROJECTION为128、192、256各自所对应的图像的信号强度、SNR、对比度均未见有规律的改变。阅片分级情况:T1W，PROJECTION为128时，影像质量为差的有1例，为中、差的有2例，为中的有2例，为中、良的有2例，为良的有2例，为优的1例;PROJECˉTION为192时，影像质量处于优和极优水平的有6例，处于优及优良水平的为4例;PROJECTION为256时，影像质量处于优、极优的有7例，为优良及良的各1例，为中的1例。T2W，PROJECTION为128时，影像质量处于差及中差水平的有7例，为中的有2例，为中良的1例;PROJECTION为192和256时，影像质量均有9例达到了优以上的水平，1例为良。
2.5 IR，GR序列所获得的具T1W和T2W性质的图像与SE序列的标准T1W，T2W图像的比较 IR序列所获得的图像对比度最高，GR序列所获得图像对比度最低。T1W时，IR序列图像最好，其平均SNR要比SE序列图像高32.4%，T2W时IR序列图像最差，其SNR要比SE序列低33.2%。从两医生阅片情况来看，都一致认为IR序列所获得的T1W图像最好，基本上都达到了极优的质量，而T2W图像以SE序列最为合适，虽然只有中、良水平。
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3 讨论
与其它影像学检查相比，MR成像具有软组织分辨力高和任意切面成像的优势，与CT相比，头颅后颅窝还没有骨质伪影的干扰。但其成像参数多、复杂，其物理过程难于理解。传统MR的SE序列成像中，成像参数有:TR，TE，FA，NEX，PROJECTION(相位编码方向上的矩阵数)，FOV，SLICE(层厚)，INTERVAL(层间距)等。而各种参数对图像的影响又各有其特点。
根据MR的成像原理，TR的延长有利于处于高能态的质子完全弛豫而到达低能态的平衡状态，从而影响图像的质量。TE决定着何时采集高能态的质子在弛豫过程中所产生的MR信号，这样TE的长短就决定着不同组织的信号强度的重要因素。但在低场MR成像仪的头颅检查中，此参数已经由制造商设置为固定值，用户一般不能更改。FA实质上代表着激发脉冲(RF)能量的大小，比如FA为90度和100度时，前者使低能态的质子磁轴偏转90度，而后者是100度，当然偏转100度要比90度所需要的能量大，这样就直接影响着质子的T1、T2弛豫时间，从而影响图像的T1、T2加权对比度。NEX为激发次数，是指对各个体素进行激发的次数，再求各次MR信号的平均值，因而我们不难理解，NEX越大，影像质量应该越好，图像采集时间增加。
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PROJECTION是指矩阵大小，即把扫描区分成多少个体素，本文中的PROJECTION指相位方向上的矩阵。另外，FOV，SLICE，INTERVAL这些参数易于理解，不再重述。
以往的MR质量控制都是对MR仪本身的性能的研究，即对如何保证和监测MR硬件、软件系统的性能问题进行研究 [1，2，8] 。本文研究的是传统的头颅MR成像检查时，如何选择参数来控制图像质量问题，本文所得的结果应该有助于MR头颅扫描的参数选择。
此结果结合笔者多年的工作经验显示，传统的MR成像检查，各种参数的改变均不会产生重影、几何畸变，这些参数的改变主要影响图像的信号强度、T1、T2加权对比度、图像信噪比、分辨率、均匀性、颗粒影。另外，某些参数的延长将增加图像采集时间，患者合作能力差时会产生运动伪影，致使图像模糊不清，不利于诊断。
本研究结果显示，随着TR的延长，图像的T2W对比度、信噪比增加，影像质量提高，与Tao Li等在腹部EPI的研究中所得的结果一致 [4] 。这是由于足够长的TR可以抑制两个间隔脉冲之间的T1弛豫，而使具有不同T2弛豫时间的组织的差别充分显示出来。但并不是说随TR的无限延长，对比度、信噪比就可以无限增加。本组研究中TR由3500改为4000时，某些病例就没出现对比度增加的情况，另外，当MR信号强度的基数较高时，往往这种改变不易被肉眼所分辨。在T1W成像时，虽然信噪比和均匀性都增加，但T1W对比度下降，不利于临床诊断，当TR为700时，本组病例中有些病灶的T1W对比度用肉眼基本上分辨不出，而TR为500时对比度还比较明显。因而适当的对比度应放在第一位考虑。T1W图像本来对病灶的敏感性就相对较低，因而笔者主张T1W成像时，TR值不应超过500。
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T2W成像时，随着FA的加大，图像对比度、信噪比均增加。这是由于FA增加时，质子受激发后偏离平衡状态的角度越大，T2弛豫时间就越长，增加了不同组织质子之间的T2弛豫时间的差别。同TR一样，对比度当达到一定程度时，人眼就不能区分了。再就是FA的增加将导致人体内能量的沉积增多。本组研究结果表明，FA为100度时是比较合适的。
T1W成像时，随着FA的减小，T1W对比度增加，但图像的信噪比下降，颗粒增粗，图像质量下降。这是由于扩大了纵向弛豫时间的差别。因总的信号下降，自然就导致了SNR的下降。因为FA为90度时，对比度都还较理想，图像质量也相对较好。因而笔者主张90度是T1W较合适的激发角度。
增加NEX时，影像的信噪比、均匀性均增加，颗粒影减少。T1、T2加权对比度无明显变化。文献认为，信噪比(SNR)增加是n/n 1/2 或n 1/2 的函数 [5] 。这是因为多次激发后把采集到的信号进行平均，这样就可以使随机产生的噪声相对降低、局部极高或极低的信号得到中和，而使图像的均匀性增加、颗粒影减少。但是随着NEX的增加，图像采集的时间将成倍增加，这样患者就有可能移动而产生运动伪影。通过对本组病例的研究，NEX为2已经足可以达到诊断要求，且不失图像的美观性。
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从理论上讲，PROJECTION的增加，分辨率增高，但图像信噪比下降。这是由于体素量的增加，每个体素所含组织量减少，MR信号减少，随机噪声相对增加而使信噪比下降。Tao Li等人在腹部EPI的研究中将此参数从128改为256时，信噪比下降27.5% [4] 。但根据本组的研究结果来看，只有一个病例当PROJECTION从192改为256时，其信噪比下降了10%，其余均未出现上述状况。PROJECTION为192和256时，总体影像质量比128时要好，清晰度增高。另外，有作者认为增加此参数可以有效消除截断伪影 [6，7] 。笔者在工作中曾把PROJECTION设为88，得到的图像均匀性差、颗粒粗、分辨率低，影像质量低。另外，PROJECTION的改变不影响T1、T2加权对比度。通过本组的研究，笔者认为192应该是比较合适的参考值。
文献报道 [4] ，FOV增加，将使图像美观性更好、均匀增加，同时信噪比提高，但空间分辨率降低、模糊度增加。切层厚度增加与FOV增加具有相似的效果，这很容易理解。层间距增大使图像信噪比提高，分辨率提高、模糊度降低，但有可能遗漏处于层间的较小病变。SE、IR、GR序列各自的T1W性质图像，以IR序列图像最佳，具有极高的T1对比度和信噪比，但成像时间是SE序列的2～3倍，因而笔者认为在SE序列未能发现病变而临床又高度怀疑时，可以加扫此序列。SE、IR、GR各自的T2W性质的图像，总的说来以SE序列为最佳。虽然IR序列图像具有极高的T2W对比度，但信噪比、均匀性极低，不利于医学交流。GR序列头颅图像的对比度太低，不能用于临床诊断。
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6-sigma理念的应用。“sigma(σ)”是一个希腊字符，在统计学中被用来度量方差。将客户规范和方差结合在一起，提供了衡量每百万产品缺陷率(DPMO)的方法，它用能力指数Z表示。本课题以颅内肿瘤病变的MRI显示为切入点，运用6-σ方法及其分析工具，如鱼骨图、频谱图、主次因素图、因果关系图以及minitable统计软件进行分析，最终找出最佳脉冲序列与参数的匹配关系。6-σ是运用数学和统计学理论进行质量控制的管理方法，其本身就是一个应用工具，具有很强的可操作性，可以帮助我们找出问题的实质。将其应用在本课题的研究中，可以提高MRI检查的诊断精度，提高工作效率，加强科学管理，为病人提供更好的、更有效的服务。本课题的完成得益于6-sigma管理理念的应用，使我们在众多的脉冲序列与参数中找到了最佳选择。
6-sigma管理模式具体到磁共振检查序列的选择上来讲，就是要求我们通过改善前述参数值的设置，在进行磁共振检查时，以最小的误差率(3.4/百万)进行采集，患者MR图像的对比度、信噪比、分辨率、均匀性等特点可以达到尽可能满意的效果。显然，不可能通过某种参数(或序列)设置使采集到的图像让临床诊断正确率达到99.99966%。当然，作为磁共振医学检查，有其特殊性，在检查过程中有很多不确定性因素，比如患者检查时，突然咳嗽或无意识地移动了，这些都将影响图像质量。所以我们只能这样认为，应尽可能使影像质量的满意率接近6-sigma标准。从本组的 研究情况来看，影像质量被分为5级时，把影像质量达到“中”及以上作为合格标准，那么可以看出，SE序列时采用TR(3500/500)，FA(T2W:100/T1W:90)，NEX(2)，PROJECˉTION(192)，全部受检者的影像质量达到了此要求。当对SE、IR、GR序列的图像进行比较时，T1W图像质量以IR序列最高，合格率达到6-sigma要求，但检查时间较长。
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4 结论
综上所述，头颅MR图像质量对所选择的参数有一定的敏感性，TR、FA主要影响图像的对比度和信噪比，NEX主要影响图像的信噪比、均匀性，PROJECTION主要影响图像的分辨率，同时也影响图像的均匀性。笔者认为在低场磁共振中行头颅SE序列检查时，以下参数最为合适:TR(3500/500)，FA(T2W:100/T1W:90)，NEX(2)，PROJECTION(192)，FOV(24cm×24cm)，SLICE(9mm)，INTERVAL(10mm)，可以达到6-sigma要求。希望这篇文章对于基层医院的放射科医生在选择头颅MR的成像参数和序列时，如何使之最优化有所帮助。
参考文献
1 MJ FIRBANK，phD，RMHARRISION，phD.Quality assurance for MRI:practical experience.The British Journal of Radiology，2000，73:376-383.
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2 Mascaro L，Strocchi S.Definition criteria for a magnetic resonance qualiˉty assurance program:multicenter study.Radiol Med(Torino)，1999，97(5):389-399.
3 Jonathan Bishop，Abbas Samam.A Signal/Noise Analysis Quasi-static MR Elastograph.IEEE TRANSSACTION ON Medical Imaging，2001，20:1183-1187.
4 Tao Li，Scott A.T2-Weighted echo plannar MR imaging of the Abˉdomen Optimization of imaging parameters.Journal of Clinic Imaging，2003，27:124-128.
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5 隋邦森，吴恩惠.磁共振诊断学.北京:人民卫生出版社，1994，18.
6 俞海平.MR成像的质量控制.医用放射技术杂志，2002，(8):204.
7 李国英，李忠华.颅脑MR质量控制及技术改进.实用放射学杂学，2002，18(9):828-829.
8 曾琼新，黄飚，梁长虹，等.临床图像质量监测扫描的应用.放射学实践，2000，15(2):130-132.
作者单位:1312000浙江省绍兴市人民医院放射科2浙江大学邵逸夫医院放射科
(编辑李 木), 百拇医药(王伯胤)