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如何测量磁共振(MRI)图像信噪比

admin 发表于 2020-9-30 11:38:28 | 显示全部楼层 |阅读模式 [复制链接]
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噪比(SNR)是评价图像质量基本指标之一,也是衡量MR设备性能的重要参数之一。通常在信号解读时,评价一幅图像信噪比的好坏主要靠的是个人主观感受;在做校准、保养、检修,科研时需将其量化进行客观评价,下面简单介绍主流关于SNR的测量方法及我国发布的WS/T263—2006医用诊断磁共振成像(MRI)设备影像质量检测与评价规范。
主流SNR测量方法主要有一次扫描的单幅图像测量方法和两次扫描的两幅图像测量方法。

ACR单幅图像SNR测量方法

选择相应的层面,在均匀体模中心感兴趣的区选择较大(通常为不小于75%)的区域,测其信号均值为S,然后在体模图像的FOV内图像外背景区域的四个角选择较小区域(10%左右,尽量避开伪影)测其信号的标准差,最后取四个背景信号标准差的平均值为噪声SD,根据下列公式计算其SNR。


该方法默认背景处的噪声分布非正态分布而是瑞利分布,所以0.665为修正因子。
S:感兴趣区的平均信号强度。

SD:噪声(四个角背景噪声处信号强度标准差平均值)
该方法用背景标准差来减小结构性噪声的影响,但忽略了随机噪声的影响,所以会对噪声的欠估计,造成SNR偏大的结果。

AAPM单幅图像SNR测量方法

选择相应的层面,在均匀体模中心感兴趣的区选择约占体模截面75%的区域,测其信号均值为S和标准差SD,然后在体模图像的FOV内图像外背景区域的四个角选择较小区域测其信号强度,最后取四个背景信号强度的平均值为噪声Sb,根据下列公式计算其SNR。



S:中央区域信号强度均值
SD:中央区域标准差Sb:背景区域四个信号强度的均值
Sb=(Sb1+Sb2+Sb3+Sb4)/4
该方法即可反映随机噪声也可反映结构性噪声,所以会对噪声的过估计导致SNR偏小的结果。

AAPM、NEMA两幅图像测量方法


两次重复扫描得到相同的层面a、b,将两幅图像相减得到C,根据下列公式计算其SNR

S:相减前信号均值
Sc:相减后信号均值
该方法操作繁琐,两次扫描图像需精准定位相减,该测量方法实际应用较少。

该方法可以消除结构性噪声影响,其噪声主要反映的为随机噪声。


除了上述的几种不同的算法外,在一些文献中经常还会看见其他的算法,如NEMA的测量算法为:
S:感兴趣区的平均信号强度。

SD:噪声(四个角背景噪声处信号强度标准差平均值)
d:层厚


在国内一些省份的也会有相似的算法检定规程,如JJG(闽)1041-2011医用磁共振成像(MRI)系统 检定规程中规定的SNR为:

SNR的计算方法并不是单一的,但都大同小异,其中用的比较多的为ACR和AAPM单幅图像SNR测量方法。

关于WS/T263—2006MRI设备影像质量检测与评价规范

中华人民共和国卫生部发布的
WS/T263—2006医用诊断磁共振成像(MRI)设备影像质量检测与评价规范规定测量SNR的方法。
  • 将体模水平放置于头线圈中心位置,其水模中心、线圈中心及主磁体中心三个点近似重合。选择相应的参数扫描,对体模溢流层扫描成像。
  • 采用SE序列,扫描参数如下:
    TE
    TR
    FOV
    矩阵
    层厚
    采集次数
    15-40ms
    200-600ms
    250*250mm
    256*256
    5-10mm
    2-4
  • 测量方法


选择溢流的层面,在均匀体模中心感兴趣的区选择约占体模截面75%的区域,测其信号均值为S和标准差SD,然后在体模图像的FOV内图像外背景区域的四个角(周)选择较小区域测其信号强度,最后取四个背景信号强度的平均值为噪声Sb,根据下列公式计算其SNR。



S:中央区域信号强度均值
SD:中央区域标准差S
b:背景区域四个信号强度的均值
Sb=(Sb1+Sb2+Sb3+Sb4)/4

4.评价标准
场强
采集次数
相对SNR
SNR
B0≤0.5T
≥3
≥1≥50
0.5T<B0≤1.0T
≥2≥1≥80
B0>1.0≥2≥1≥100

SNR最准确测量方法是基于体模的测量,SNR的测量是一个相对的概念。不同的测量方法其值不同;同一种方法,由于选取面积、选取位置、选取手法等因素的影响,其值也可能不同。对临床图像SNR的测量,主要用于两组图像的对比研究,图像的SNR分析需在选定相应的算法后,分别准确的勾画选取相同的区域进行对比研究。相对于工程上SNR的测量,临床图像SNR的测量只是一个对比评估。
在选取相应区域后系统会给出当前区域信号强度的最大值、最小值、均值、标准差、面积等信息。


以上内容仅供参考,如有不足之处,望指正!
附录:
ASPM:American Association of Physicists in Medicine,美国医学物理学会
ACR:American College of Radiology, 美国放射协会
NEMA:National Electrical Manufactures Associat,美国电气制造商协会
标准差:离均差平方的算术平均数的算术平方根
参考文献:
National Electrical ManufacturersAssociation.NEMA MS 1, Determination of Signal-to-Noise Ratio (SNR) inDiagnostic Magnetic Resonance Imaging. Arlington:NEMA.2008:1-9.
尹红霞,刘雅文,杨娉娉,牛明哲,朱建明,王振常,杨正汉.正交鸟笼头线圈质量控制检测与建立处置界限的初步实践[J].中国医学影像技术,2018,34(1):123-127.
AmericanCollege of Radiology. Magnetic resonance imaging quality control manual.Reston:ACR,2015:58-59.
Mc Robbie DM,Moore EA,Graves MJ,etal. MRI from picture to
ponton[M].oxford:Cambridge University,2003.
JJG(闽)1041-2011医用磁共振成像(MRI)系统 检定规程
NationalElectrical Manufacturers Association.NEMA-MS-6. Determination ofsignal-to-noise ratio and image uniformity for single-channel. non-volume coilsin diagnostic magnetic resonance imaging (MRI). Arlington:NEMA.2014:1-21.
张默,齐志刚,赵澄,卢洁,刘迪.应用不同体模标准测试MRI图像均匀性的比较研究[J].中国医学装备,2019,16(12):12-15.
中华人民共和国卫生部.医用诊断磁共振成像(MRI),设备影像质量检测与评价规范:WS/T263—2006[S].北京:人民卫生出版社,2007.

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