磁共振Propeller技术消除头部伪影的临床应用

1、磁共振Propeller技术消除头部伪影的临床应用        【摘要】     目的 探讨Propeller技术在头部伪影消除的应用价值。方法 对21例磁共振头颅日常检查中出现躁动或不能自控患者，用Propeller技术进行T2WI扫描，与常规T2FRFSE序列进行对比；5例DWI序列磁敏感伪影明显者进行Propeller DWI扫描，与常规DWI进行对比。结果 21例应用Propeller技术进行T2WI扫描明显减少或消除了运动伪影，5例Propeller D

2、WI明显消除磁敏感效应引起的伪影，均生成较满意图像。结论 应用PropellerT2WI及DWI成像技术可以明显减少或消除患者因运动及磁敏感效应造成的伪影，显著提高图像质量，获得具有临床诊断价值的理想图像。     【关键词】  磁共振成像Propeller技术伪影    Clinical Application of MRI Propeller Technique in Eliminating the Artifacts of BrainZHANG Xuejun, SUN Rui, WEN Songsu

3、, LI Ling, Kunming General Hospital of Chengdu Military Command, Kunming, Yunnan Province 650032ABSTRACT  Objective  To discuss the clinical application of MRI propeller technique in eliminating the artifacts of brain.Methods  21 cases received propeller T2 WI, who had restlessness an

4、d couldnt make self-control in the routine skull MRI examination, the images were compared with routine T2 FRFSE sequence; 5 cases received Propeller DWI who had artifacts because of magnetic-susceptibility, and the images were compared with routine DWI.Results  In the 21 cases, artifacts cause

5、d by motion were significantly reduced or eliminated as well as the artifacts caused by magnetic-susceptibility in the other 5 cases; satisfactory images were obtained. Conclusions  Propeller T2 WI and DWI can obviously reduce or eliminate the artifacts caused by motion or magnetic-susceptibili

6、ty, and can significantly improve the image quality.KEYWORDS  MRI  propeller technique  artifactsMRI技术以其无辐射危害，对比分辨率高，多方位、多参数采集及功能成像等优势，已广泛应用于临床。但成像过程中病人即使发生轻微运动，也会引起图像模糊，临床上躁动和儿童等不能自控的患者必须借助于药物镇静或麻醉，才能完成MR检查，然而镇静和麻醉本身存在呼吸暂停和脑缺氧性损伤等危害，对不配合患者如何进行运动伪影校正，如何克服和减少金属异物如固定义齿引起的磁敏感伪影，这一直是MR研究的

7、热门。美国GE公司最新研发的Propeller(periodically rototed overlapping parallel lines with enhanced reconstruction)技术，又称螺旋桨扫描技术，是GE公司研发的高级应用软件，这一技术的图像采集方式是一种独特的填充模式，以辐射状的叶片用螺旋的方式采集数据，直到整个K空间数据完成，Propeller技术在很大程度上解决了运动伪影及敏感伪影的问题。1  材料与方法    2006年7月2007年4月在行头颅MR检查的患者中：21例检查中出现躁动患者，常规T2FRFSE序列的运动

8、伪影使图像无诊断价值，即行Propeller T2WI序列成像，与常规T2FRFSE序列进行对比；对5例磁敏感伪影明显患者进行Propeller扩散加权图像(diffusion weighted image,DWI)序列成像，与常规DWI进行对比。共计26例，其中男15例，女11例，年龄978岁，中位年龄44.6岁。头部或头颈部8通道相控阵线圈，常规轴位T2加权快速恢复快速自旋回波(fast recovery fast spin echo,FRFSE)序列，TR3860ms,TE98MS,扫描矩阵384×，回波链长度(echo train length,ETL)16，带宽(bandw

9、idth)20.8Hz，视野24cm×cm，层厚7mm，层距1.5mm，激励次数2，扫描时间116s；常规轴位DWI序列，TR6000ms,TE最小，扩散敏感系数b值设定为1000mms,，扫描矩阵128×，带宽250Hz，视野24cm×22cm，层厚7mm，层距1.5mm，激励次数2，扫描时间48s,使用表面线圈强度标准(surface coil intensity correction,SCIC)。轴位Propeller TWI序列TR6000ms，TE129.8ms，层厚7mm，层距1.5mm，带宽50Hz，视野24×cm，回波链28，扫描时间16

10、2s，轴位Propeller DWI序列TR 5000ms,TE 102.5ms，带宽83.3Hz，视野24×cm，回波链28，b值1000mms,扫描时间162s，使用SCIC。图1（略）                图2（略）图3（略）               

11、0;图4（略）图5（略）               图6（略）    图1及图2为同一患者：图1常规FRFSET，示明显运动伪影，影响脑干；图2Propeller WI扫描，运动伪影消失，未见明显病变。图3及图4为同一患者：图3FRFSE TWI明显运动伪影致病变显示不清；图4Propeller T，病变显示清楚。图5及图6为同一患者，图5常规DWI示固定义齿所致敏感伪影，导致额叶无法观察；图6Propeller

12、DWI,磁敏感伪影消失，额叶显示。2  结果21例因患者不配合产生的运动伪影，采用Propeller T加权采集，均显著消除了不合作患者的常规TWI图像中的运动伪影(图1)，提高信躁比(signal to noise,SNR)和对比噪声比(contrast to noise,CNR)，图像质量明显提高，病变显示良好，为意识不清、躁动、儿童等不能控制自己运动患者临床诊治提供了切实有力的帮助。5例因固定义龄产生的磁敏感伪影采用Propeller DWI采集，明显减少了常规扫描所见的影响DWI序列的伪影(图5)，显著提高了组织的分辨力，使以往难以完成的磁敏感伪影所影响的部位，如固定义齿及岩

13、骨周围脑的扩散成像成为现实。3  讨论    磁共振成像技术应用临床以来，由于安全性好，软组织分辨力高等优势，已成为十分重要的医学影像检查方法。对不配合患者所致运动伪影及固定义齿等所致磁敏感伪影如何克服，如何得到满足诊断要求的MR图像，成为一个重要的研究方面1。    运动伪影包括人体生理性运动(如呼吸运动、血管搏动)伪影和自主性运动(如患者头部的移动)伪影，它们都是磁共振成像的重要伪影来源。磁敏感性伪影出现在不同的磁化率物质交界面，如骨、气体、金属异物及软组织的界面，由于磁化率不同，当它们进入磁场后会产生不同的磁化效应，因

14、此，在这些组织交界面就会因局部磁场的不均匀导致信号损失或错误描绘而产生伪影，无论是运动伪影，还是磁敏感性伪影，它们均随着磁场强度的增加而增大，特别对于高场强、超高场强的磁共振成像检查，如何减少或避免它们的影响，已成为提高头部MRI图像质量、满足诊断要求的重要措施。有些扫描序列如梯度回波(GRE)序列、平面回波采集技术(EPI)，采用一连串的梯度场极性翻转来读取回波信号，它与自旋回波相比在产生回波信号之前没有施加180°复位脉冲，因此这种信号读取方式的一个特点是容易受到局部磁场的不均匀干扰而形成伪影，这种不同的磁化效应在一定程度上导致局部磁场的不均匀干扰而形成伪影，这种不同的磁化效应在

15、一定程度上导致局部磁场的不均匀，因此当获取弥散加权图像时便会对这种磁场的不均匀非常敏感而产生磁敏感伪影，导致局部出现图像变形信信号缺如，边缘部分有异常高信号出现，其中以EPI更为敏感。目前最常用的扩散加权成像为平面回波扩散成像技术。在正常情况下，在脑组织与气体交界面，脑组织与骨性组织交界面会有明显的磁敏感伪影出现，表现为脑干、邻近岩骨尖的双侧颞叶、邻近额窦的额叶脑组织会出现变形及异常的亮线，因此发生于这些部位的微小病变就会被磁敏感伪影掩盖，固定义齿等口腔或颅内金属异物，常常会出现更为明显的磁敏感性伪影，导致大片的信号缺失。    1999年，James GP提出了

16、一种新的减小运动伪影的数据采集和重建方法2，称之为周期性旋转重叠平行线采集和增强后处理重建方法(Propeller),这种方法具有K空间中心部分重复多次采样，可以有效的解决因运动产生的伪影，2002年James又发现其可以克服常规平面回波扫描中存在的磁敏感伪影。    Propeller技术是一种全新的K空间采集技术，被形象地称为螺旋桨技术，传统的快速自旋回波(FSE)等脉冲序列的K空间充填方式是在相位方向上互相平行，它在采集一次回波后充填一行K空间，由上往下按顺序逐行充填直至填满，不具有运动校正功能，一次采集有运动会影响到整个图像。Projpeller技术的相位

17、数据充填方式是螺旋桨式的数据充填，这种填充模式以一定厚度的“叶片”采用旋转的方式充填K空间的数据。“叶片”的宽度即一次采集的相位数，也就是回波链长度。在K空间充填时每次采集数据的“叶片”的中心点位置是固定的，然后顺一个方向旋转，在K空间的边缘部分旋转的叶片顺序连接，形成一个完整的圆形，完成一次K空间的充填。因此，每一块数据采集均具有运动校正功能，一次采集有运动对整个图像不造成影响。采集一次数据，“叶片”虽然只旋转一周，但中心部分的数据(K空间正中区域内的数据对图像的对比度、信躁比起决定作用)因重叠式充填，使得其数据量明显多于边缘部分。因此，同样量一次采集数据，Propeller T图像的信躁比

18、、对比度远远高于常规的T图像。在合成图像时，剔除运动幅度大且具有较低权重的失真数据，从而消除了运动伪影和磁敏感性伪影。    在颅脑MRI扫描中，被检者必须静止不动，不能配合的必须先镇静，否则无法进行扫描，被检者口腔内有义齿、头皮内有金属异物等必须取下，否则严重影响图像质量，但是，有部分儿童给予镇静药不能完全镇静，甚至对镇静剂没反应，大多数义齿或其它金属异物的被检者无法自行去除，还有一些因病出现的躁动无法自控等。所有这些，在高场常规颅脑MRI检查中都可能导致失败。而应用Propeller技术，不但无运动伪影，适合儿童及不合作的患者，而且还具有信躁比、对比度好，分辨率高，对病变的显示更敏感等优势，还可以克服常规平面回波扫描中存在的磁敏感伪影3。    应用Propeller技术进行T及DWI序列扫描，能明显消除运动伪影或磁敏感伪影3，生成高分辨无伪影具有临床诊断意义的理想图像，可作为颅脑MRI扫描的重要替代序列4，极大拓展了MR的临床应用。    【参考文献】  秦文，于春水.螺旋桨(PROPELLER)技