【独家解密】MRI 中的百慕大三角
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很多人都知道的图
关键词：百慕大三角
上图，不解释。相信大家近几天已经知道了
关键词：雄安新区
继续上图，可能知道了人少些了
关键词：雄县|安新|容城|白洋淀
再上图，今天的重点：知道的人数继续下降
关键词：相对信噪比|扫描时间|分辨率
听说这几天某些地方的Fang市已经疯了，
唉，搞不懂房Jia，咱们还是研究这个吧！^_^
MRI 中的百慕大三角：相对信噪比（rSNR），扫描时间（Scan time）和分辨率（Resolution）
答案就在这里！
1 背景介绍：
在磁共振应用过程中，我们发现要清楚地解释在调整参数后，Syngo参数选项卡中的相对信噪比(rSNR) 会如何相应改变，并非易事。客户可能会问到如下问题： 1. 如果SNR指示器显示该序列的相对信噪比只有0.3，是否可以对序列进行调整呢？2.为什么加大过采样（Over sampling）可以提高信噪比呢，增大的FOV只不过多覆盖了一些空气而已？类似的问题，您将在本文中找到答案，同时本文将会为您解密调整MR参数对Syngo 参数选项卡中rSNR的影响。
2 信噪比的意义：
我们所采集的MR信号实际上是组织MR信号与热噪声（thermal noise）和其他噪声的混合信号。医学图像所定义的SNR是指感兴趣区组织信号强度除以身体以外空气区域的信号强度。
3 Syngo MR中的SNR是相对的 (relative SNR，rSNR)：
Syngo MR中所示的某一序列信噪比的初始数值通常是1.00。调整某些磁共振参数可以引起该数值的改变，但这个数值只是相对于参数改变以前的该序列SNR的改变。此时如果对调整后的序列参数进行存储，你会发现相对SNR再次变成1。因此，比较不同序列间的相对信噪比 (rSNR) 实际上是没有任何意义的。
4 哪些参数可以影响相对SNR呢？
根据公式来看，SNR正比于如下特定参数：
S2D~ 1/sqrt (BW) * Δx *Δy* Δz * sqrt (AC * Npe) (1)
S3D~ 1/sqrt (BW) * Δx *Δy* Δz * sqrt (AC * Npe* N3D) (2)
式中：
1.BW：带宽 Bandwidth （Hz/Pixel）
2.Δx：沿x轴方向的分辨率（FOVx/Nre）
3.Δy：沿y轴方向的分辨率（FOVy/Npe）
4.Δz：2D序列指层厚:（slice thickness）
3D序列指沿层厚方向的分辨率: Slab- thickness/N3D
5.AC： number of averages: 平均激励次数
6.Nre：读出梯度场方向编码数目
7.Npe：相位编码数目
8.N3D：3D序列中，沿z轴（或层厚）方向上相位编码数目
在Syngo MR 的A、B、C版本中，将鼠标放在放在分辨率区域时，将会得到该序列空间分辨率（精确到小数点后两位）。而在Syngo的D版本中，将会得到测量分辨率和重建分辨率。例如: 1.00 × 1.00 × 1.00 mm = Δx *Δy * Δz。
结合我们的问题，本文将主要讨论影响图像空间分辨率的因素（体素大小）、总回波采集数（相位编码数)、平均激励次数及读出梯度特性（像素带宽）对rSNR影响。而其他影响图像对比度参数如（TR、TE、TI及翻转角）、序列类型、主磁场强度、线圈类型不会影响rSNR指示器中的数值。
(1). 序列扫描时间的计算：
影响序列扫描时间有如下因素：TR， AC（number ofaverages平均激励次数），以及相位编码数Npe， 3D序列中Z轴方向的相位编码数N3D，另外根据序列不同，TSE序列需要除以加速因子（TurboFactor，TF），ERI序列需要除以EPI因子，同时还应该考虑其他节省时间的因素如并采因子（iPAT）及半傅里叶转换（Half-fourier）。
TA2D= [(TR * AC * Npe) / (TF * PAT2D)] +Prep + Intro
TA3D= [(TR * AC * Npe * N3D) / (TF * PAT2D * PAT3D)] + Prep +Intro
式中：Prep : 序列开始前准备脉冲，用以将纵向磁化向量恢复到平衡位置。通常需要几秒。Intro: 序列扫描开始前梯度场的敲击声，对于屏气序列可在序列选项卡内关闭。
(2). 以上的参数会带给我们什么启示呢？
Syngo MR软件会自动计算在改变相关序列参数后，相对于之前的序列，图像信噪比所发生的改变。如果一个序列本身就具备足够的信噪比，即使改变序列参数后，相对信噪比变成0.1，仍有可能获得比较好的图像质量。但是假如我们不断的压缩扫描时间，空间分辨率达到一定程度后，图像噪声已经开始变明显增多。这时如果继续调整参数后，即使相对信噪比降为0.9，图像质量可能仍然无法满足诊断需求。正如前文所述，该SNR只是一个相对值。实际上处理扫描时间，信噪比，分辨率，这三者间的关系时，不得不在某一个或某两个因素上妥协，以换取第三个的优化。对于任何一个序列，高分辨率，高信噪比，短的扫描时间这三者是不可兼得，除非改变一些初始扫描条件，诸如：主磁场强度B0和射频接收线圈的类型。
表1：影响扫描时间因素（相位编码数和平均激励次数）和体素大小对rSNR的影响
表1所示例子，假定带宽和层厚是固定值，未使用并行采集技术，体素体积等于像素面积乘以层厚值。结合公式（1）和（2）及表1，可知除体素大小可直接线性影响rSNR外，其他各因素对rSNR影响为正比或反比于改变倍数的平方根。
5 为什么增加相位方向上的过采样可以提升信噪比？
增加过采样（oversampling）可以增加k空间中相位编码方向上的编码线，而每一条独立的相位编码线都包含来自全图的信息，其数目的增加可增加总的SNR。并不存在特定的回波只采集来自空气的信号。
图1：两组序列（75%相位FOV结合33%的过采样和100%FOV没有过采样）两者实际具有相同的SNR，扫描时间及分辨率。
6 为什么在GRAPPA模式下，设置更多的参考线无助于提升信噪比?
这是由于我们的rSNR计算公式在计算rSNR时并未包含该因素影响。使用插值（interpolation）技术对rSNR没有影响也是同样的缘由。但事实上，对于大多数序列来说，增加采样参考线有助于提升图像的真实信噪比。
7 为什么使用半傅里叶变换（partial Fourier）没有减少TSE序列的扫描时间呢？
在TSE序列中的半傅里叶变换的选项实际上只是缩短回波链的长度，因此不会减少序列扫描时间。但我们可以缩短序列的TR。如果这样的调试后，图像组织对比度合适。实际上可以一定程度上缩短序列的扫描时间。
表2 ：粗略的显示不同的参数对于rSNR的影响，但不论怎样调整，我们可以发现，图像高分辨率，高信噪比，短的扫描时间，这三者是不能同时满足（红黑箭头总是伴行出现）。
8 波谱序列修改时要注意什么？
也许你已经注意到了，对于单体素波谱序列（SVS）来说，即便体素边长值的很小的改变，都会引起测量体素体积值巨大变化。从而引起rSNR明显下降 (如下表3)，并且rSNR的下降很难通过增加平均激励次数（AC）来得到弥补。而多体素波谱序列（CSI）来说，由于在2或者3个方向上有更多编码数，因此相对于单体素序列来说，可以扫描更小的体素，但同时需要更长的扫描时间和更好的匀场。
表3：单波谱序列（SVS）体素大小（voxel）与rSNR的关系
本文主要内容为译文，因译者水平有限，如有疑义请参考原文：
回复 百慕大 可下载英文原文。
'The Signal-to-Noise Indicator or How to Navigate the 'BermudaTriangle’ Joachim Graessner, Dipl.Ing.Siemens Healthcare, Hamburg, Germany