MR成像伪影与消除.pdf

实用放射学杂志2 0 0 7 年5 旦笺兰 堂箜 塑 竺 竺 !兰 ：!：!：望!：MR成像伪影与消除 The Ar t i f a c t a n d I t s El i m i n at i o n on M R I ma gi ng 田俊，杨 亚芳，韩 晖云(南 京医科大学第二附属 医院 MR室，江苏南京2 1 0 0 1 1)70 5 继 续 教 育 Co nt i n ui ng Educ atio n 中图分类号：R 4 4 5 2 文献标识码：B 文章 编号：1 0 0 21 6 7 1 2 0 0 7)0 5 0 7 0 5 0 3 随着 MR临床应用 的普及，高质量 的 MR影像 对疾病 的诊 断越发显得重要。在 MR成像 中，各 种原 因产生 的伪影常 会干 扰 医生对 病变的客 观判 断，导致误 诊或 漏诊。因此，同提 高信 噪比和分辨率一样，识 别和消除伪影 是提高 MR图像质量 的重 要 环 节。1资料与方 法 1 1 一般资料抽取 8 0例具有 不同程 度伪影 的 MR患者图像 资料。男 4 8例，女 3 2例，年龄 l 58 6岁(平均 6 3 8岁)。其 中，颅脑 扫描 3 3例，脊髓 l 0例，腹部 3 1例，膝关 节 2例，肺部 4 例。1 2 方法所 用 MR设 备 为 G E S i g n a E X C I T E 1 5 T超导 型。扫描所用序列为 F S E、G R E、E P I、S E、F I E S T A等，图像 为 T I、T 2、P D或 T，加权像，所用 线圈 为 8通道 头颈联 合 线 圈、8通 道脊 柱线 圈、8通道 腹部 线 圈和膝 关节 专用 线 圈，采集 体 位为 横 轴 位、冠状 位、矢状位。2结 果 根据 8 0例图像 中伪影 表现 特征，将伪影形 成的原 因分为 6 类：磁场(包括梯度 场)的不均匀性 占 1 3，射频 相关的干扰 占 2 0 ，采 集技 术的不恰 当 占2 2，运动 和流动效 应 占 3 0，磁 化率伪影 占 4 ，新技 术产生 的伪影 占 1 1。尽管 伪影产生 的 原因及表现形 式不 同，但最 终都 导致 图像 质量 下降，严 重影 响 诊断。因此，对出现伪影 的患者，分析其 原因，修改 相应扫描 参 数，或训练其呼吸屏气，或改变采 集体 位等，当即为其 进行 了这 一序列 的重 扫。对 无法 改变的伪 影，通过更换 序列或 注射造 影 剂来 鉴别。3讨 论 与其他 医学影 像技术 相 比，MR是 出现 伪影 最多 的一 种影 像技术。所谓伪影，是指 在磁 共 振扫 描或 信息处 理 过程 中，由 于某一种 或几 种原因出现了一些 人体 本身不存 在 的、致使 图像 质量下降 的影 像，也称 为假影 或 鬼影”。MR出现伪 影较 多 的 原因与其 扫描序列以及成像参数 多，成 像过 程复杂有关。图像 中由于伪 影的存在，使影 像不 能正确 反映 解剖 组织 的位 置、形 态以及组 织特性(即质子密度 和 T。、T 2 值)J。作者 简介：田俊(1 9 7 0一)，男 江苏省镇 江市人 毕业 于南京 医 科大学 医学影 像专业 本科 主管技师。3 1 与磁 场和梯度 场有关 的伪影 对于 高质量 的 MR影像 来 说，其 首要条件是要有均匀的、恒定 的 主磁 场 和梯 度场，当某 种 干扰 因索破坏 了主磁 场的均匀 性，使被 检层 面 内体 素的频率 与 相位不能正确 匹配时，就 会造 成 图像 伪影，甚 至信号 丢 失。在 实 际操作 中，最常见 的是来 自不 同种类 的金 属物 品对主磁 场均 匀性 的干扰。例 如，病人体 内的金 属避孕 环，带 铁托 的胸罩，口 腔 内装有含铁、镍合 金物质 的假 牙等，都 可使 图像 产生 严重 的 伪影，表现为信号丢失或解剖形 态变形失 真。甚至 某些含 重金 属 的中药和含有 很微 量金 属成分 的发 胶、眼影 以 及尼龙 衣、毛 衣和衣领上含金丝线的标签，都会 使图像产 生 网状 或线 条状伪 影，这对颈胸髓 的梯度 回波成 像影 响最 为严 重。因此，为 确保 图像质量和病人 的安全，每位 接受 MR检查 的病人 都必 须更换 全棉 制品的衣服并去掉身上一切金 属物 品，检查前 几 天禁止服 中药，以消除伪影 隐患。同时，还应 详 细询 问病人 体 内是 否有 金属固定器或人工金 属心 脏瓣膜、人 工 起搏 器等，这 关 系到病 人的安全。另外，理想 的梯 度是 线性 的，但实 际上 根本 不存 在 理想 的 梯度。这些非线性 的因素会 造成 局部 磁场 的变 形 和图像 中 出 现类似主磁场不 均匀所 致 的伪影 l。而涡 流对 MR成 像影 响 最为严重，除产生伪影外，还会影响 MR的图像 质量。目前 的涡 流补偿方法主要有 2大类：一类 是采用 自屏 蔽线 圈，能够 产 生线性梯度磁场，并且消除线圈之间 以及 线圈 与磁体 之间 的相 互作用，以抑制 涡流 的产生；另一 类方 法是 对梯 度 电流 进行 预 补偿 J，通过调整梯度 电流的大小 使梯度磁 场达到 预期的输 出 效果 J。当然这些都 需要维修工程师来解决。3 2 射频 相关 干扰 引起 的伪影 首先，我 们 来讨 论外 界射 频 干扰，这是 指磁 共振频 率 附近 的外界随 机性 射频 电磁 波，进 入成像 的接收系统时，图像 中就会 出现 l 条或 几条 与频率编 码 方 向相垂直 的噪声线。直 流灯泡 接触不 良、射 频脉 冲放大 器和 接收放大器工作不正 常，均可在图像上 出现均 匀条 形灯心 绒状 伪影。所 以，MR设备要配以完善 的射 频屏蔽，在行 MR扫 描期 间，必须关闭扫描 间的大 门；禁 止磁 场附 近使 用移 动 电话或 其 它无线 电发 射装 置；对扫描室用于照 明 的直 流灯泡 要及 时排除 接触 不 良的隐患，以保证射频系统 良好 的工作状态。另 一个 与射 频相关 干扰的伪影是 拉链伪影，此 类伪影 是一 种 中心 性伪影，之所称为拉链伪影是 因为它 的形式 是沿频 率编 码轴(在零相位)的交替 的亮点与 暗点所组成 的中心性 条带 l。在本文 的 8 0例中有 1例是这种 伪影。拉链 伪影又 分为 F I D伪 影、激励 回波伪影及 射频馈 通拉 链 伪影。对 于 F I D伪影，由于 它是在 自由感应衰减还没有 完全衰 减以前，1 8 0。脉 冲的侧 峰就 维普资讯 http:/ 7 0 6 实用放射学杂志 2 0 0 7 年 5 月第 2 3 卷第 5 期J P r a c t R a d i o l，M a y 7 !l _!：与它产生重叠。此重叠造成 了沿频率 编码方 向的“拉链”伪影。可增大 T E(增大 F I D与 1 8 0。射频脉 冲之 间 的间隔)；还可增 大 层厚，通 过选择更宽的射频带宽，是射 频信号在 时 间域 内变 窄，这样可降低产生重叠 的机会。对后 2种拉链伪影，还是应 与维 修工程师联 系。3 3 采 集技 术(即参数)的不恰 当产生 的伪影 截断伪 影：有 时对一些不能 合作 的病人，为 了缩短 检查 时 间，将 图像 的显 示 矩阵降低，就会造成 取样 不足，使 图像 中信号 强度 突 变的组 织 界面 出现 明暗相间 的线状 或条 纹状 伪影。如 颅骨 与脑 组织 交 界面，脊髓与脑脊液，膝 关节 内的半 月板与 液体 之 间。本文 中 的 1 0例 脊髓 扫描均为该伪影。截断 伪影不 能真实 地再现 对 比 度突变 的组织 界面，影响对图像 的准确判 断。适 当增 大扫 描矩 阵，特别是相位编码数，就能 避免这 一现象 的发生。当然，这会 延长 扫 描 时 间。化学位移伪影：造成化学位移伪影 的原 理是不 同分子 中的 氢质子 以稍有 不 同的频率 进动。我 们知 道脂 肪 甲基 中的氢 质 子 由于受周 围电子 云的影 响，其进动频 率低 于水分 子中 的氢 质 子 ，在 1 5 T的 MR上相差约 2 2 0 Hz。在 图像上，此伪影表 现 为沿含水组织 和脂 肪组织 界面处，出现 条状 或 月牙形 阴影 。如 肾和肾周 围脂 肪之间一侧 为黑 色，而另一 侧为 白色。可使 用 脂肪抑制去 除脂肪 的信号；使 用长 的 T E(造成 更多 的失 相位，脂肪 的信 号降低)；增大带 宽，但降低 了信噪 比；有人认 为，交 换 一下相位 与频 率编码的方 向就可 以了，其实这 将 只会 改变化 学 位移 的方 向。卷褶 伪影：当 MR扫描视 野(F O V)范 围的选择 小 于被 成 像 的解剖层 面时，在视野之外的解剖 的影像移 位或卷 褶到下一 张 图像上去，相位编 码方 向不 同，卷褶 伪影 的位 置也 不 同。消 除的方法是将被检查部位 的最 小直径摆 到相位 编码方 向上，同 时选择无卷褶技术；或增加 F O V，但空 间分辨率也会下 降。部分容积效应：这种现 象在 C T和 B超 中也常见。可选 用 薄层扫描或改变选层位置得 以消 除，但前者会使信噪 比降低。3 4 磁化率 伪影 注射 高浓度 钆造影 剂后 出现 暗信 号伴 明亮 的边缘，有时可见 轻 微 的波纹 状边缘。在本 文 3 l例 腹部 增强 扫描 中，均不同程度地出现了该伪影。此伪影还 可 出现 在 出血 的 终 末 期，主 要 由 于含 铁 血 黄 素 的 沉 积。铁磁性物质可被磁 场 明显 吸引，具有 很 大 的正 的磁化 率，甚至大于超顺磁性物质，可以导致 明显 的磁 场变形 和伪影。其 表现 形式在本文结论 中已提及，这里不再赘述。在 MR技术 中，对 磁化率最敏 感的，按逐步降 低的顺序，依 次为 E P I、G R E、S E、F S E 。3 5 运动和流动效应运 动伪影在 MR成 像过程 中发生 的几 率最 高，因为影像数据 的采集最 易受各 种运动 的干扰。无 论运 动是随意性还是非随意性，都会导致 叠加 的信号在傅 立 叶变换 时，使数据发生空 间错位 而导致 图像 严重 模糊 不清，无 法 辨认 解剖形态 和组 织结 构，更 无法 显示 病变 细节。人体 的 呼吸、心 搏运 动及 胃肠 蠕动、吞咽动作、咳嗽抖 动及病人 的躁动 不配合，均可造成不 同程 度 的运 动伪影。因此，在 行 MR扫 描前，对 于 躁动不安、意识不清 的病人，要 在医 生的 指导 下给予 适 量镇静 剂，并在不显著降低图像质量的前提 下，改 善原设 计扫描 参数，以缩短检查过程。对患有郁 闭症、恐 惧症 的病人，应在 检查前，详细耐心地对病人解 释检查 过程 应注 意的事项，以取 得病人 的 主动合作，减少伪影产生的可能性。现在，美 国 G E公司推 出了 螺旋浆成像技术，又称为 P r o p e l l e r 技术(p e r i o d i c a l l y r o t a t e d o v e r l a p p i n g p a r a l l e l l i n e s w i t h e n h a n c e d r e c o n s t r u c t i o n，P ROP E L L ER)o 它采用独特 的 K空间填充模式，辐射状 的“叶片”以螺旋 的方 式 采集数据，直到整个 K空 间数据填满。这 一技术 可以在最 复杂 困难 的情况下 消除运 动伪影，甚至大 幅度地减 轻体 内金属造 成 的伪影。另外，使用呼吸门控可 使 MR成 像 随呼吸 波重新 布置 相位编码步骤，有 时还可更 改频 率方 向从 而取 得 良好 的图像；心 电门控在心 脏大 血 管成像 时，数 据采 集 受心 电图 R波所 激 发，并在某一层面 的心动周 期 的同一 时相 内，使搏 动伪 影得 到 有效的控制，这在腹部和心脏的大血管成像 中尤为重要。流动效 应在颅脑 和脊髓 的 MR成像 中，由于流 动的血 液和 脑脊液其流速是不恒 定 的且 有搏 动性，特别是 在 s E序列 扫 描时，相位编码和频率 编码 之间 有时 间差，影 响图 像 的二维 重 建，表现在图像上就是沿相位编码方 向上扩散 的明 暗不等 的条 状伪影。此现象如 果发生 在椎 管 内蛛 网膜 下 腔的脑 脊 液 以前 后方 向搏动 时，可 以在 脊髓 的前后 方 向产生 纵行 条状 伪影，容 易被误诊为脊髓 空洞 症。血液 的流动 伪影 容 易发 生在 颈部 横 断面和腹部断面 的图像上，脑脊液的流 动伪影 常见 于枕大孔 和 基底池及鞍上池 区域 的横断 面 图像上。消除 流动 伪影 的方 法 有许多，常用的有：相 位交 换，即在 脊髓 矢状 扫描 时，将 相位 编 码设置在垂直方 向，可有效地避免血流 和脑脊 液搏动 伪影沿 横 向扩散。空间预饱和技术，它能使流动 的质子 在进入 成像 范围 之前处于饱 和状态 而呈现低信号，但不会 使成 像范 围之 内的质 子受到影响，在 动脉血 流方 向近侧 预置 饱 和脉 冲带，不 但能 消 除饱和部位 的成像结构 的信号，包括心 脏、大血管 本身 的信号，而且可 以阻断位于饱 和脉 冲带 区域 以远 的心脏、大血 管的博 动 伪影，改进 了图像质 量。在进 行上腹部 的扫描 时将饱 和脉 冲带 置于下胸部、腹 部成像区的近侧，最好能覆盖整个心脏。3 6新技 术产 生 的伪影 在 G E的超 导型 MR中，新增 加 了 A S S E T技 术(a r r a y s p a t i a l s e n s i t i v i h y e n c o d i n g t e c h n i q u e A S S E T)，又称空 间并 行采 集成 像技 术。最早 应 用 A S S E T技 术 的 是 P h i l i p s 公司(当时 P h i l l p s 公 司称 其为 S E N S E技 术)，其原 理 是利用较高的局部梯度磁 场，在 K空间增 加采 样位 置的距 离，从 而减少 K空 间的采样密度，在小视野(F O V)内通过 专门 的重 建算法，在保持空 间分辨 力不 衰减 的情 况下，使采 集 时 间减少 的一 种快速成像技术。采 集速度可 达到 5 0层 1 21 5 S。应用 A S S E T技术最初可使成像时间减半，最新 的技术 已可使 采集 时 间提 高 4倍，而且有 望提 高 9倍。此外，A S S E T技术 在扫 描时 间固定 的情 况下 还可降低 E T L的长度 和检查 中的噪声，增加扫 描容积。但是 即使是新技 术，也 出现 了 令人头 痛 的伪影 问题。在体部扫描 中，常 出现马赛克状 的伪影(图 1)，有时 范 围较大，形成很 明显 的分 界线(图 2，3)。根据 A S S E T技术 的原理，我们 认为要消除 A S S E T伪影，必须做到 以下几点：F O V要足够大；C a l i b r a t i o n扫描 定 位 要准 确；C a l i b r a t i o n扫 描 范 围要 足 够 大；线圈摆放位置要正确；C a l i b r a t i o n和 A S S E T均采 用相同 的屏气程度；确定线圈通道 未损坏；C a l i b r a t i o n时使用线 圈 的最大视野，一 般 系统都 已给定，不要 随 意更 改；A S S E T时，p h a s e F O V选 择 1。另 外，必须 使用 8通道 或多 通道 的线 圈；如 果 已经选用 了其他 降低 时 间的扫 描技 术，则 不要 再用 A S S E T 因为 A S S E T在做数据 处理时 易降 低 S N R；A S S E T是 一项技 术，它并 不 是 万 能 的，不 是 所有 序 列 都 适 合 用 它，一 般 只 用 于 F G R E、E P I、F S E等序列 中。维普资讯 http:/ 维普资讯 http:/