Современные виды томографии - часть 16

 65 

уменьшить вклад 

1

T  в контраст) и TE между самыми длинным и коротким 

2

T  ткани. 

Например, жир  имеет  более  короткое  время 

2

T   релаксации, чем  вода  и 

затухает быстрее воды. Т.к. поперечная намагниченность жира мала, он дает 
слабый сигнал на 

2

T  изображении (темный). 

2

T  взвешенность сильнее при 

более  длинном TE. Вода  имеет  большую 

2

T   постоянную  и  поэтому  даёт 

сильный 

2

T  сигнал (яркая на 

2

T  изображениях).  

Характеристики  контраста  изображения  в  зависимости  от  выбранных 

значений TR и TE: 

-  короткие TR (менее 1000 мс) и TE (менее 25 мс) дают 

1

T  контраст; 

-  длинные TR (более 1500 мс) и TE (более 60мса) дают 

2

T  контраст; 

-  средние значения TR (1000-1500 мс) и TE (25-60 мс) дают изображе-

ние протонной плотности. 

Таблица 3. Значения времени 

1

T  и 

2

T  релаксации тканей в поле 1,5 Тл 

Вещество 

Время 

1

T , мс 

Время 

2

T , мс 

Спино-мозговая жидкость 800-2000 

110-2000 

Белое вещество 760-1080 

61-100 

Серое вещество 1090-2150 

61-109 

Мышцы 950-1820 

20-67 

жир 200-750 

53-94 

 
В  общем  случае  патологию  выявляют  по  специфическому  сигналу  на 

трех  основных  видах  изображений:  Т2-изображения,  изображения  протон-
ной плотности (PD)/FLAIR или T1-изображения (таблица 4). 

Таблица 4.  

Сигнал от образований на различных видах МР-изображений 

Ткань 

Т2 изображение (PD)/FLAIR T1-изображение 

Solid mass 

яркая 

яркая 

темная 

Киста 

яркая 

темная 

темная 

Подострое  кровоиз-
лияние 

яркая 

яркая 

яркая 

Острое  и  хрониче-
ское кровоизлияние 

темная 

темная 

серая 

Жир 

темная 

яркая 

яркая 

 

 

66

2.8. Показатели качества изображения 

Важнейший  критерий  качества  любого  изображения - отношение  сиг-

нал/шум (SNR), которое  используется  для  описания  вклада  в  регистрируе-
мый сигнал истинного и случайных сигналов ("шум фона"). SNR зависит от 
целого ряда параметров: 

rec

gap

B

RF

f

f

f

f

BW

NEX

V

I

SNR

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅

=

0

  

 

(29) 

где 

I -  интенсивность  сигнала,  зависящая  от  типа  ИП;  V -  объем  воксела; 

NEX - число усреднений;  BW - ширина полосы пропускания; 

RF

f

- коэффи-

циент, зависящий от типа РЧ катушки; 

0

B

f - коэффициент, зависящий от си-

лы основного поля; 

gap

f

- коэффициент, зависящий от межсрезовых эффек-

тов; 

rec

f - алгоритм реконструкции. 

Из  выражения (29) видно,  что  на  качество  изображения  влияет  целый 

ряд  параметров,  регулируя  которые  можно  увеличивать  полезный  сигнал 
[43].  Для  улучшения  местного  соотношения  сигнал/шум  также  могут  ис-
пользоваться поверхностные катушки. 

Шумом является нежелательное второстепенное влияние или волнение, 

затрагивающее  качество  изображения.  Шум  обычно  характеризуется  стан-
дартным отклонением интенсивности сигнала на изображении однородного 
фантом в отсутствии артефактов. Артефакты изображения и РЧ шум могут 
вызываться  присутствием  и/или  действием  медицинских  устройств  вблизи 
МРТ. В любой электронной системе есть разные источники шума. 

Пространственное разрешение - мера качества изображения, характери-

зующая  наименьшее  расстояние  между  двумя  точками  объекта,  которые 
можно отличить как отдельные детали изображения. Разрешение зависит от 
толщины среза, FOV и числа точек данных. Увеличение матрицы изображе-
ния уменьшит размер пиксела, но не всегда улучшит разрешение. 

Усреднение сигнала - метод повышения соотношения сигнал/шум, дос-

тигаемого  усреднением  нескольких  измерений  сигнала FID, полученных  в 
одних  условиях  для  подавления  эффектов  случайных  изменений  или  слу-
чайных артефактов.  

Отношение контраст/шум (CNR) - отношение разности интенсивностей 

сигналов  между  двумя  областями.  Повышение CNR улучшает  восприятие 
различий между двумя исследуемыми клиническими областями: 

)

(

)

(

)

,

(

B

SNR

A

SNR

B

A

CNR

−

=

    

 

 

 

(29) 

Низко-контрастное разрешение это способность отображать объекты со 

схожим контрастом объектов. Высоко-контрастное разрешение это способ-
ность  отображать  маленькие  объекты,  имеющие  высокую  контрастность  и 
пространственное разрешение. 

Ширина  полосы  пропускания (BW) - выбранная  полоса  или  диапазон 

 67 

частот, которые могут управлять как выбором среза, так и выборкой сигна-
ла. В МРТ короткие мощные импульсы используются для возбуждения ши-
рокого  диапазона  частот  (широкая  полоса  пропускания),  длинный  мало-
мощный импульс возбуждает меньший диапазон частот (узкая полоса про-
пускания). 

Импульс с точно определенными и ограниченными полосами пропуска-

ния используется вместе с градиентами поля для выбора среза. Шум на изо-
бражении связан с частотой выборки FID или эха: чем больше выборка, тем 
больше  шум.  Уменьшение BW требует уменьшения амплитуды частотоко-
дирующего  градиента,  увеличивая  время  включения  градиента,  т.к.  гради-
ент это функция амплитуды от времени. Недостатки, связанные с использо-
ванием более низкой частоты выборки: увеличение артефактов химического 
сдвига;  потеря  контрастности;  ограниченный  диапазон  времен TE. Для  со-
кращения  артефактов  химического  сдвига  можно  использовать  большую 
полосу пропускания (меньше полоса - больше химический сдвиг – больше 
время  задержки – выше SNR). Узкие  полосы  пропускания  приемника  под-
черкивают  сдвиг  между  водой  и  жиром,  задавая  меньше  частот  на  МР-
изображении (эффект сильнее в высоких полях). 

Оценка  работы  МР-томографа  и  представление  практических  методов 

тестирования производится с помощью специальных устройств для контро-
ля качества изображения, называемых фантомами [47].  

В МРТ фантомом является стандартный искусственный объект, изобра-

жение которого получают для проверки качества работы и настройки пара-
метров МР-томографа. Чаще всего фантомы сделаны из стекла или пластика 
и заполнены веществами, имеющими МР сигнал. Такими веществами явля-
ются водные парамагнитные растворы, чистые желатиновые гели, агар, гели 
с органическими или парамагнитными добавками и др.  

МР фантомы проектируются для исследования широкого диапазона ин-

струментальных  параметров,  и  позволяют  определять  геометрические  ис-
кажения  изображений,  пространственное  разрешение,  расстояние  между 
срезами,  толщину  среза  и  его  смещение,  обусловленное  физическими  и 
электронными  свойствами.  Также  фантомы  позволяют  обнаруживать  низ-
кую контрастность, оценивать однородность изображения и определять от-
ношение  сигнал/шум.  Каждый  конкретный  фантом  может  быть  предназна-
чен как для тестирования одной или нескольких вышеперечисленных функ-
ций,  что  становится  возможным  при  комбинировании  соответствующих 
элементов фантома. Существует два основных вида фантомов: для контроля 
однородности и для контроля разрешения. 

Фантомы первой группы используются для контроля пространственной 

однородности магнитного поля и РЧ полей и представляют собой пластико-
вую форму, полностью заполненную парамагнитным раствором. Для мини-
мизации  времени  сбора  данных  вещество,  заполняющее  такой  фантом  и 

 

68

дающее  опорный  сигнал,  должно  иметь  относительно  короткое  время 

1

T . 

При этом в используемой импульсной последовательности параметр TR вы-
бирается  примерно  равным 

1

5T .  Как  правило,  каждая  из  приемо-

передающих РЧ катушек имеет свой фантом для контроля однородности. В 
идеальном случае, для большинства катушек поле должно быть пространст-
венно однородно при одинаковой чувствительности по всему отображаемо-
му  объекту.  Любая  неоднородность  получаемого  изображения  может  быть 
вызвана  неоднородностью  основного  или  РЧ  поля,  нелинейностью  гради-
ентных полей или вихревыми токами и проявляется на изображениях в виде 
затемнения в соответствующей области. 

Алгоритм оценки однородности  U  сигнала выглядит следующим обра-

зом.  В  центре  изображения  определяют  отношение  сигнал/шум.  Затем,  из-
меняя  уровень  контрастности  и  яркости  изображения,  определяют  самый 
яркий и самый темный участки в пределах области исследования, для кото-
рых  также  записывают  отношение  сигнал/шум  (

max

S

  и 

min

S

  соответствен-

но). Однородность рассчитывается по формуле: 

%

100

1

min

max

min

max

⋅

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

+

−

−

=

S

S

S

S

U

;   

 

 

 

 

 

(  ) 

Определение  отношения  сигнал/шум  I   производится  по 

2

T -

взвешенному изображению  фантома. Для этого определяют среднее значе-
ние сигнала от раствора в центре области исследования 

р

S , затем регистри-

руют  среднее  значения  сигнала  фона  вне  изображения  фантома 

ф

S .  Стан-

дартное отклонение этого значения отражает шум, свойственный системе: 

ф

ф

р

S

S

S

I

−

=

.  

 

 

 

 

 

 

 

 

(  ) 

Фантомы  второй  группы  используются  для  тестирования  целого  ряда 

характеристик  пространственного  разрешения  томографа,  включая  плоско-
стную  разрешающую  способность,  толщину  срезов,  линейность  и  отноше-
ние  сигнал/шум  в  зависимости  от  положения  исследуемой  области.  Такие 
фантомы  обычно  делаются  из  пластмассы,  участки  внутри  фантома  удаля-
ются  для  формирования  тестового  рисунка,  а  фантом  заполняется  водным 
раствором.  МР-томографом  регистрируется  сигнал  от  воды  в  тех  областях 
фантома, где удален пластик. Кроме того, некоторые фантомы имеют стан-
дартные элементы с известными значениями 

1

T , 

2

T  и протонной плотности, 

что  позволяет  использовать  их  для  проверки  соотношений  контраст-шум. 
Часто бывает необходимо настраивать времена спин-решеточной 

1

T  и спин-

спиновой 

2

T   релаксации  так,  чтобы  можно  было  получать  изображения  за 

подходящие  периоды  времени  (например,  короткое  время  повторения 

TR). 

Для настройки  времени релаксации  протонов  в воде обычно  используются