位相画像を用いたMRIのSNR測定法に関する基礎検討

摘要

The most common methods to determine the signal-to-noise ratio (SNR) of magnetic resonance imaging (MRI) are based on the signal statistics in regions of interest (ROIs) in a magnitude image. For this, methods to calculate the ROI have still several discussions; we assumed SNR of a magnitude image could be estimated from standard deviation of a phase image (the phase method). The purpose of this study is to evaluate the validity of the phase method to determine the SNR. The simulation using digital phantom was carried out for evaluation of the effect to measure SNR; fluctuation in the phase image and SNR of the magnitude image. The phantom study was also performed for evaluation of the validity of estimation using the phase method in comparison with the conventional method (the identical ROI method and the subtraction method). The result of the simulation showed that SNR of magnitude image is larger than 4 for the SNR measurement using the phase method and this results reliable. The influence of fluctuation of the phase image should be eliminated for practical purposes. In the phantom study, phase method showed similar results compared to conventional methods in condition with elimination of the fluctuation of the phase image. Though there was a difference in the results of the phase method and the subtraction method according to the position of the ROI, the error was less than 4%. In this study, the method using the phase image to determine the SNR was identified as valuable.%信号雑音比(signal-to-noise ratio: SNR)は，信号に対する雑音の比で算出される物理的指標であり，magnetic resonance imaging(MRI)の性能評価や画像評価指標として重要である.性能評価としてのSNR測定法は，national electrical manufacturers association (NEMA)やAmerican association of physicists in medicine(AAPM)などによって信号発生容積のサイズ，radio frequency (RF)コイルの負荷，撮像条件，測定手順などが標準化されている.一方，画像評価を目的としたSNR測定法は，パルスシーケンスやRFコイルの比較，撮像パラメータの最適化など相対的な比較が主目的であり，臨床画像への適応を考慮し撮像条件や関心領域(region of interest: ROI)のサイズ，雑音の測定法など測定対象に応じた対応がなされてきた.しかし，近年phased array coilの感度差を利用した感度補正法やparallel imagingの登場によって，雑音が位置依存を受けるため，SNR測定において局所の雑音を評価する必要が生じている.局所の雑音を反映するSNR測定法として同一関心領域法と差分法があげられる.同一関心領域法はROI内のコントラストに基づく信号値の差が雑音量に影響を及ぼすため，SNR測定値が過小評価となる問題があり，差分法は測定精度が高いものの2回撮像を行うため，装置の変動などの問題や，臨床においてはミスレジストレーションゃ倫理上の問題が知られている.絶対値画像においてSNRを算出する場合には，信号と雑音の分離が必要不可欠であり，その精度がSNR算出値の精度に影響する.これら従来法の問題点の解決法として，絶対値画像において信号と雑音の分離が試みられてきた.統計的な分離法のほかさまざまな手法が報告されているが，ユーザが簡便に評価できず普及に至っていない.