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第09章

09-01
体素和像素

09-02
图像矩阵和视野

09-03
空间分辨率与部分容积效应

09-04
对比度的定义

09-05
信噪比

信噪比与累加次数
信噪比与场强
09-06
对比噪声比

09-07
年龄效应

09-08
温度效应

09-09
图像视窗


第09章
磁共振图像的基本术语

对于诊断性成像来说,图像中所展示的内容应该尽可能客观地反映原始信物体的本质特征。但是,正如之前所看到的,磁共振成像仪的硬件和软件以及外界其他的因素都会影响图像内容(参见09-01),所以,图像内容不可能绝对客观


图09-01
较为客观的物体“镜像”会因扫把的干扰而变得面目全非。


09-01 体素和像素

采用核医学、X-射线CT、血管造影、或者磁共振这些计算机成像技术所得图像的基本单元称之为像素,同理,容积成像的基本单元被称之为体素,具体解释参见图09-02。


图09-02
体素和像素。
实现整个人体成像的步骤是:首先用数学方法将整个人体分成若干个体积单元、然后在每个体积单元内进行信号累加,从而得到一系列呈现不同灰度的体素。利用体素的灰度值可以构建由像素组成的图像。


理论上,体素尺寸可以像一个细胞那样小。但是,实际上体素尺寸却不可能无限小,因为有很多限制因素,最主要限制因素是计算机容量和单个体素所能被检测的信号。因此,形成物体一个片层的256×256×1体素阵列可以转换成一副像素阵列为256×256的图像。这种256×256像素阵列称之为图像矩阵。


09-02 图像矩阵和视野

图像矩阵取决于x-和y-方向上的像素数量。x-方向上梯度的陡峭程度和y-方向梯度的相位编码步级数决定图像矩阵。像素数量和图像矩阵确定了,视野也就确定了,参见图09-03。


图09-03
图像矩阵和视野。
此图中的图像矩阵为6×6,形成有36个像素的网格。通常在磁共振成像中,视野矩阵至少为256×256。一般,对整个人体成像的像素和体素要比只对头部成像的大一些。


如果视野包含整个头部、边长为25.6cm,图像矩阵为256×256矩阵,那么一个像素尺寸就为1mm。如果视野边长为12.8cm、图像矩阵还是256*256,那么一个像素尺寸就为0.5mm,也即空间分辨率为0.5mm。


09-03 空间分辨率与部分容积效应

和其他数字成像技术一样,磁共振成像技术中体素和像素尺寸也会影响空间分辨率和对比度。

体素内所有的解剖学结构都会影响最终图像的信号强度。如果体素较大,体素内就有很多不同的结构和组织。在最终的像素中,这些结构就无法被区分。如果体素较小,单个像素内所包含的结构就很少,因此,空间分辨率和对比度都要好一些。


数据采集和重建技术决定不同的体素形状。

各向同性重建技术使用立方体,各向异性重建技术使用的体素三边长度不一样,其中一边大于另外两边。在图像平板中,这两种形状的体素看起来可能相同,但是,图像内容和所计算的灰度却不同,参见图09-04。


图09-04
各向同性体素与各向异性体素的片层厚度不同(a),因此它们的信号强度也不同(b)。


不同结构的信号累加在一起会导致图像模糊,这就是部分体积效应。像素越小,部分容积效应就能更好地被抑制,参见图09-05。

但是,体素越大,信号会越好,信噪比也会越好。一般,最终体素或者像素的尺寸由信噪比决定。视野、片层厚度和成像时间相同时,图像矩阵从128×128增加到256×256,信噪比会降低为原来的四分之一。因此,必须有足够高的信噪比以增加分辨率。


图09-05

空间分辨率和部分容积效应:矩阵为(a)256×256(b)128×128(c)64×64(d)32×32。像素尺寸越大,部分容积效应越明显,无法显示解剖学细微结构。


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