MRI图像常见伪影及对策

MRI图像常见伪影及对策XX市人民院

与其他医学影像技术相比，磁共振是出现伪影最多的一种影像技术。伪影：指在磁共振扫描或信息处理过程中，由于某种或几种原因出现了一些人体本身不存在的图像信息。致使图像质量下降的影像，又叫假影或鬼影什么叫伪影2伪影对图像的影响表现为图像变形、重叠、缺失、模糊等。伪影主要造成三个方面的问题：致使图像质量下降，甚至无法分析。掩盖病灶，造成漏诊。出现假病灶，造成误诊。MR出现伪影的原因与其扫描序列以及成像参数多，成像过程复杂有关.由于原因不同，所产生的伪影表现和形状各异。只有正确了解伪影产生的原因以及各种伪影的图像特征，方能有效的限制，抑制以至消除伪影，提高图像质量。5根据原因分类：1）装备伪影：化学位移伪影、卷褶伪影、截断伪影、部分容积效应、层间干扰以及磁敏感伪影。2）运动伪影：包括生理性运动伪影和病人自主性运动伪影。3）金属异物伪影。MRI图像伪影主要种类第一类：装备伪影是指机器设备本身产生的伪影，包括主磁场强度、磁场均匀度、软件质量、电子元件、电子线路以及机器的附属设备等产生的伪影。设备伪影主要取决于生产厂家的设备质量、安装调试等因素，成像参数的选择也是重要因素。与机器设备有关的但由操作者掌控的各种参数，如TR、TE、矩阵、观察野等出现偏差也可出现伪影。6

一、化学位移伪影

化学位移伪影是化学位移所产生的伪影，磁共振成像是通过施加梯度磁场造成不同部位共振频率的差异来反映人体组织的不同位置和解剖结构。脂肪质子群和水分子内氢原子的共振频率不同，脂肪质子比水分子的共振频率约低3.5ppm，相当于150Hz/T,在1.5T的设备中其进动频率差别为225Hz.在磁共振图像的频率编码方向上，磁共振信号是通过施加频率编码梯度造成不同位置上质子进动频率差别来完成空间定位编码的。7MRI一般以水质子的进动频率为中心频率，由于脂质子的进动频率低于水质子的进动频率，在傅里叶变换时会把脂质子进动的低频率误认为空间位置的低频率，这样在重建后的MR图像上脂肪组织的信号会在频率编码方向上向梯度场强较低的一侧错位。而水质子群不发生移位，这种移位在组织的一侧使两种质子群在图像上相互分离而无信号，而在另一侧因相互重叠表现为高信号。表现形式：化学位移伪影最常见发生在水和脂肪的交界面处，表现为黑色和白色条状或月芽状伪影，往往在器官的一侧形成白色亮带，另一侧形成黑色暗带。肾脏冠状面FSET2WI,频率编码方向为上下方向，上端为高频侧，下端为低频侧。脂肪组织向下移位，在双肾的上缘出现一条高信号影，下缘出现一条低信号影。化学位移伪影的特点及表现方式特点：1）在一般的序列上伪影出现在频率编码方向上，而在EPI序列上出现在相位编码方向上；2）出现在脂肪组织和其他组织的界面上；当其与频率编码方向垂直的时候化学位移伪影比较明显；3)脂肪组织的信号向频率编码梯度场强较低的一侧移位；4）场强越高，化学位移伪影越明显.化学位移伪影的对策1）增加频率编码的带宽；在主磁场强度一定的情况下，水质子和脂质子的进动频率差别是固定不变的，以场强为1.5T设备为例，脂肪和水的化学位移约为225Hz，如果矩阵为256x256，频率编码带宽为正负12.5KHz（约100Hz/像素），那么化学位移225Hz相当于移位2.25个像素。如果把频率编码带宽改为正负25KHz(约200Hz/像素)。则化学位移相当于1.13个像素。因此，增加频率编码带宽可以减轻化学位移伪影，同时可以提高回波的采样速度，但图像的SNR将降低。122）选用主磁场较低的MR设备。场强越高，水质子和脂质子的进动频率差别越大，化学位移伪影越明显，因此选用场强较低的设备进行扫描可以减轻化学位移伪影。3）改变频率编码的方向；化学位移伪影主要发生在与频率编码方向垂直的水脂界面上，如果改变频率编码的方向，使脂肪组织与其他组织的界面与频率编码方向平行时可减轻或消除肉眼观察到的伪影的程度。4）施加脂肪抑制技术。化学位移伪影的基础是脂肪组织相对于其他组织的位置错误移位，如果在成像脉冲前先把脂肪组织的信号抑制掉，那么化学位移伪影将同时被抑制。概念：受检部位的大小超出观察野（FOV）范围，而使观察野范围以外部分的解剖部位的影像移位或卷褶到图像的另一端。这种折叠就叫卷褶伪影。16二、卷褶伪影卷褶伪影形成的原因磁共振信号在图像上的位置取决于信号的相位和频率。信号的相位和频率分别由相位编码和频率编码梯度场获得。信号的相位和频率具有一定的范围，这个范围仅对FOV内的信号进行空间编码，但FOV外的组织信号融入图像后，将发生相位或频率的错误，把FOV外一侧的组织信号错当成另一侧的组织信号，因而把信号卷褶到对侧，从而形成卷褶伪影。卷褶伪影可以出现在频率编码方向，也可以出现在相位编码方向上。由于在频率方向上扩大信号空间定位编码范围，不增加采集时间，目前的MR设备均采用频率方向超范围编码技术，频率编码方向不出现卷褶伪影，因此MR图像上卷褶伪影一般出现在相位编码方向上。在三维MR成像序列中，由于子层面方向上也采用了相位编码。卷褶伪影也可以出现在层面方向上，表现为第一层外的组织信号卷褶到最后一层的图像中。卷褶伪影的特点：1）由FOV小于受检部位所致；2）常出现在相位编码方向上；3）表现为FOV外一侧的组织信号卷褶并重叠到图像的另一侧。卷褶伪影的对策1)增大FOV，使之大于受检物体；2）切换频率编码与相位编码的方向；把层面中经线较短的方向设置为相位编码方向。如进行腹部横断面成像时，把前后方向设置为相位编码方向。3）相位编码方向过采样。是指对相位编码方向上超出FOV范围的组织也进行相位编码，但在重建图像时并不把这些过采样的区域包含到图像中，FOV外的组织因为有正确的相位信息，因此不发生卷褶。214）施加空间预饱和带。给FOV外相位编码方向上组织区域放置一个空间预饱和带，其宽度应该覆盖FOV外的所有组织(相位编码方向上)，把该区域内的组织信号进行抑制，这样尽管卷褶伪影并没有消除但由于被卷褶组织的信号明显减弱，卷褶伪影的强度也明显的减弱。三、截断伪影概念：是由于数据采集不足所致，在空间频率较低的图像比较明显，表现为多条中心的弧线状低信号影。截断伪影容易出现在以下两种情况：1）图像的空间分辨率较低，即像素较大：2）两种信号强度很大的组织间。23特点：1）

常出现在空间分辨率较低的图像上；2）

相位编码方向上更为明显；3）

表现为多条明暗相间的弧线或条带。对策:截断伪影可以通过增加矩阵来避免数据采集不足或在傅里叶变换前对信号滤过来抑制或消除截断伪影，但后者会降低空间分辨率。*25四、部分容积效应当选择的扫描扫描层面较厚或病变较小且又骑跨于扫描切层之间时，周围高信号组织掩盖小的病变或出现假影，这种现象称为部分容积效应。任何一个像素的信号强弱都是通过体素内包括的不同组织成分的平均信号强度反映出来的。因此，如果低信号的病变位于高信号的组织中，由于周围组织的影响，病变信号比原有的信号高，反之，高信号的病变如果位于低信号的组织中，其病变的信号比原有的信号强度低。层厚增加，分辨率降低*28部分容积效应的存在，可能漏掉小的病变或产生假影，这种假象在B超或CT中也常见到。解决的方法：1）薄层扫描；2）改变选层位置。五、层间干扰*30

MRI成像需要采用射频脉冲激发，由于受梯度场线性、射频脉冲特性等的影响，MRI二维采集时扫描层面附近的质子也会受到激励，这样就会造成层面之间的信号相互影响，我们把这样的效应叫做层间干扰或层间污染。特点:偶数层面的图像信号强度降低，出现同一序列的图像一层亮一层暗相间隔的现象。对策:1)设置一定的层间距；2）采用跳跃方式采集各层图像信号。3）采用三维采集技术。*31六、磁敏感性伪影不同组织的磁敏感性不同，它们的质子进动频率和相位不同。回波平面成像（EPI）由于使用强梯度场，对磁场的均匀性更加敏感，在空气和骨组织磁敏感性差异较大的交界处，如颅骨和鼻窦处会因失相位出现信号丢失或几何变形的磁敏感性伪影。消除磁敏感性伪影的方法：1）做好匀场，场强越均匀，磁化率伪影越轻；2）改变扫描参数，如缩短TE值；3）用SE类序列代替梯度回波类序列或EPI序列；4）增加频率编码梯度场强度；5）增加矩阵。第二类：运动伪影*35运动伪影包括生理性和自主性运动所产生的伪影。生理性运动伪影是因为MR扫描时间过长，在成像过程中心脏收缩、大血管搏动、呼吸运动、血流及脑脊液搏动等引起的伪影，是造成MR图像质量下降的最常见的原因。生理性运动伪影是生理性周期性运动所叠加的信号在傅里叶变换时使数据发生空间错位，导致在相位编码方向上产生间断的条形或半弧形阴影。与运动方向无关，图像的模糊程度取决于运动频率、运动幅度、重复时间和激励次数。36对策1）心脏、大血管搏动伪影：可采用心电门控和脉搏门控加以控制，心电门控之机理是通过心电图的R波控制扫描系统，从而获得心动周期不同阶段的心脏影像，使心脏收缩、大血管搏动所产生的伪影得以控制。脉搏门控通过传感器控制射频脉冲触发可有效的控制伪影产生。2）呼吸运动伪影在高磁场设备显得更加明显，使用呼吸门控或快速成像技术屏气扫描，能够有效的控制伪影产生，但在无快速成像的低磁场设备，因呼吸运动频率较慢，通过呼吸门控阈值时MR成像时间过长，而限制了这种技术的使用价值。低场磁共振设备尽可能缩短检查时间，以便减少产生伪影的几率，如改变矩阵，减少激励次数以及通过呼吸补偿技术去除呼吸时腹壁运动产生的伪影。在高场MR设备，呼吸门控和心电门控同时使用，做心脏大血管扫描能获得更加理想的效果。当前MR设备发展迅速，快速梯度回波脉冲序列屏气扫描10-14s，能获得10-14层图像，可以完全克服呼吸伪影。3）流动血液伪影流动血液产生伪影的信号强度取决于血流方向与切层平面之间的相互关系，血流速度以及使用的TR、TE等参数。当扫描层面与血流走形方向平行时，在相位编码方向上会产生与血管形状类似的条状伪影。动脉血流伪影多因血管搏动引起，类似运动产生的伪影，预饱和技术可消除来自扫描层上下方的血流搏动产生的伪影。4）脑脊液流动伪影脑脊液流动伪影与血流形成的伪影原因相同，表现在脑脊液流动处出现模糊的条形伪影，在常见于胸段脊髓后方类似占位性病变样改变。甚至在脊髓中央出现空洞样改变，或侧脑室内T2WI出现低信号影，而T1WI无任何改变。识别脑脊液搏动伪影显得更加重要，以免误诊。血流补偿技术是减少和抑制脑脊液搏动伪影的最有效的方法，必要时与心电门控同时使用会取得抑制伪影的更好效果。变换梯度和改变脉冲序列也可消除脑脊液流动伪影。自主性运动在磁共振扫描中，由于患者运动，如颈部检查时吞咽运动，咀嚼运动，头部检查时病人躁动，眼眶检查时眼球运动等均可在图像上造成各种不同形状的伪影，致使图像模糊，质量下降。图像模糊的原因与生理性运动伪影相似。克服自主性运动伪影最有效的方法是改变扫描参数，尽量缩短扫描时间，如快速成像技术，减少信号激励次数，改变矩阵等。另外，固定患者和检查部位，如在做眼眶扫描时，为了避免眼球运动，固定头部并瞩患者在扫描时闭目。颈部检查时固定下颌部等，都是减少自主性运动伪影最有效的办法。第三类、金属异物伪影金属异物包括抗磁性物质及铁磁性物质，金属异物只要使磁场均匀性改变百万分之几，就足以造成图像变形。抗磁性物质磁化率为负值，其组成原子的外电子是成对的，人体内大多数物质和有机化合物属于这类物质。金属异物主要是指铁磁性物质，如发夹、金属钮扣、胸罩扣、各种含铁物质的睫毛膏、口红，外科用金属夹、固定用钢板及含有金属物质的各种标记物以及避孕环等。*48在实际工作中强调要患者不把体内和体表的金属异物带入磁场，其原因之一是金属异物