MR检查中伪影的识别和校正

MR检查中伪影的识别和校正青岛市海慈医院影像科王昭波MR检查中伪影的识别和校正所谓伪影，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。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。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T1、T2值)卷褶伪影原因：机器不能识别带宽以外的频率。任何超出范围外的频率将同带宽内的一个频率相“混叠”。X方向上的梯度Gx，由于它的作用，在视野一侧边缘产生一个最大频率fmax，另一侧最小频率－fmax，此即Nyquist频率。任何由于该梯度产生的超出此最大频率范围的频率，都不能被正确采集。视野的边缘，梯度没有中止。在FOV以外的组织处在一定的梯度磁场条件下，并在它的作用下产生一个超过视野内fmax的频率。伪影特点：(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。(4)3D也可出现在层面选择方向。最后一层可叠加到第一层。卷褶伪影图像处理伪影卷褶伪影图像处理伪影解决办法：（1）增大FOV，使之大于受检部位。最大和最小频率的范围仍同先前较大梯度时相同，只是在更宽的距离上分布。为了增大视野，不得不使用更小的梯度。（2）切换频率编码与相位编码的方向，把层面中径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不易出现卷褶伪影。卷褶伪影图像处理伪影解决办法：（3）使用过扫描技术或NPW技术。相位编码方向超范围编码，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，不同的MR设备生产厂家采用不同方法进行超范围相位编码。如西门子公司采用的过度采样（oversample）技术，根据被检组织在相位编码方向上超出FOV的多少来决定过度编码的范围，可以1％到100％范围内随意选择，采集时间随所选的范围成比例增加。GE公司采用去相位卷褶（nophasewrap，NPW）技术，通常用于2个NEX或4个NEX的序列，如果是2个NEX，施加NPW技术后实际上只执行1个NEX，但相位编码范围增大1倍，采集的总相位编码线（MR信号）数目没有改变，因此不增加采集时间；如果是1个NEX的序列则需要增加采集时间，与西门子公司过度采样技术相仿，但过度编码的范围不能随意选择。（4）3D重建时舍弃开始与最后几个层面。原因：不同分子中氢质子以稍有不同的频率进动。在梯度场内，这些氢质子的位置将会被错误记录。－－水内的质子相对向更高频率编码方向运动，而脂肪则相反。位移导致在较低频率发生重叠，而较高频率处信号衰减。化学位移伪影图像处理伪影暗亮脂肪Gx－Gx以盆腔横断面T2WI为例，如果左右方向为频率编码方向且梯度场为左侧高右侧低，膀胱内的尿液呈现高信号，周围脂肪也呈高信号。膀胱左旁的脂肪向右侧移位并与膀胱内的尿液信号叠加，在膀胱左侧缘形成一条信号更高的白色条带；而膀胱右旁的脂肪也向右移位，从而在膀胱右缘处形成一条信号缺失的黑色条带。化学位移伪影图像处理伪影伪影特点：(1)出现在频率编码方向上。(2)脂肪组织的信号向频率编码梯度场强较低的一侧移位。(3)场强越高，化学位移伪影也越明显。化学位移伪影图像处理伪影解决办法：(1)改变频率编码方向。这仅能改变化学位移伪影的方向，并不能减轻或消除化学位移伪影，但可区分是伪影还是组织结构。(2)施加脂肪抑制技术。脂肪信号被抑制后，其化学位移伪影将同时被抑制。(3)使用长的TE，使脂肪信号产生更多的失相位，来降低脂肪的信号，减少化学位移伪影。(4)增加频率编码的带宽。以1.5T扫描机为例，脂肪和水的化学位移为147Hz，如果矩阵为256×256，频率编码带宽为25KHz（约100Hz/像素），那么化学位移147Hz相当于移位1.5个像素，如果把频率编码带宽改为50KHz（约200Hz/像素），则化学位移相当于0.75个像素，伪影明显减轻，但也降低了信噪比。化学位移伪影图像处理伪影暗亮脂肪化学位移伪影截断伪影也称环状伪影，在空间分辨力较低的图像比较明显，表现为多条同中心的弧线状低信号影。MR图像是由多个像素构成的，数字图像要想真实展示实际解剖结构，其像素应该无限小，但实际上像素的大小是有限的，因此图像与实际解剖存在差别，这种差别实际上就是截断差别，当像素较大时其失真将更为明显，就可能出现肉眼可见的明暗相间的条带，这就是截断伪影。原因：有限的采样次数和采样时间不能准确描述一个阶梯状信号的强度变化。截断伪影容易出现在两种情况下：（1）图像的空间分辨力较低（即像素较大）；（2）在两种信号强度差别很大的组织间，如T2WI上脑脊液与骨皮质之间。截断伪影图像处理伪影伪影特点：（1）常出现在空间分辨力较低的图像上；（2）相位编码方向往往更为明显，因为为了缩短采集时间相位编码方向的空间分辨力往往更低；（3）表现为多条明暗相间的弧线或条带。截断伪影图像处理伪影解决方法：(1)增加采样时间，进而减低带宽，以减小波纹。(2)通过增加相位编码数或减小FOV来降低像素大小，减少象素间的不连续性，减少尾波震荡。(3)使用原始数据滤过。截断伪影图像处理伪影截断伪影图像处理伪影没有滤过弱滤过中等滤过强滤过注意：伪影减少的同时会有锐利度的损失！原因：由于像素过大，导致像素内信号平均，使一个体素内混合多种组织对比，分辨率降低。伪影特点：同一像素中显示多种组织，易对临床诊断造成混淆。解决办法：降低层厚。部分容积效应图像处理伪影10mmslice3mmslice层厚降低，分辨率增加.MR图像的运动伪影往往是指由于受检者的宏观运动引起的伪影。这些运动可以是自主运动如肢体运动、吞咽等，也可以是非自主运动如心跳、血管搏动。运动可以是随机的如胃肠道蠕动、吞咽等，也可以是周期性运动如心跳和血管搏动等。运动伪影出现的原因主要是由于在MR信号采集的过程中，运动器官在每一次激发、编码及信号采集时所处的位置或形态发生了变化，因此将出现相位的错误，在傅里叶转换时其信号的位置即发生错误，从而出现伪影。运动伪影具有以下共同特点：（1）主要出现在相位编码方向上；（2）伪影的强度取决于运动结构的信号强度，后者信号强度越高，相应的伪影越亮。（3）伪影复制的数目、位置受基本正弦运动的相对强度、TR、NEX、FOV等的因素影响。运动伪影病人相关伪影随机自主运动伪影是指不具有周期性且受检者能够自主控制的运动造成的伪影，如吞咽、眼球转动、肢体运动等造成的伪影。随机自主运动伪影的特点有：（1）主要造成图像模糊。（2）伪影出现在相位编码方向。（3）受检者可以控制。随机自主运动伪影病人相关伪影解决方法：（1）检查前争取病人的配合，保证扫描期间保持不动。在腹部使用胰高血糖素来减轻由于肠管蠕动造成的伪影。（2）使用更快速的扫描序列，如FSE、GRE和EPI序列，减少扫描时间。（3）吞咽运动伪影可以在喉部施加预饱和带。（4）交换相位和频率编码方向。随机自主运动伪影病人相关伪影呼吸运动伪影主要出现在胸腹部MR图像上，呼吸运动具有一定的节律性和可控制性。伪影特点：（1）主要造成图像模糊。（2）伪影出现在相位编码方向上。（3）受检者可以在一定程度控制。呼吸运动伪影病人相关伪影解决方法：（1）施加呼吸触发技术（T2WI）或呼吸补偿技术（SET1WI）。（2）采用快速成像序列屏气扫描。（3）施加脂肪抑制技术，因为MR图像上脂肪信号很高，造成伪影也很明显，脂肪信号抑制后伪影将明显减轻。（4）在前腹壁施加预饱和带抑制腹壁皮下脂肪的信号。（5）施加腹带等减小呼吸运动的幅度。（6）增加NEX。呼吸运动伪影病人相关伪影心脏搏动伪影不仅可以造成心脏MR图像的模糊，而且伪影将重叠于周围结构上。伪影特点：（1）具有很强的周期性。（2）受检者不能自主控制。（3）沿相位编码方向分布。心脏搏动伪影病人相关伪影解决方法：（1）施加心电门控或心电触发技术，主要用于心脏大血管MR检查。（2）在心脏区域施加预饱和带，主要用于心脏周围结构如脊柱的检查。（3）切换相位编码方向，如脊柱矢状面或横断面成像时，如果相位编码为前后方向，心脏搏动伪影将重叠在脊柱上，如果把相位编码方向改成左右（横断面）或上下（矢状面），伪影将不再重叠于脊柱上。心脏搏动伪影病人相关伪影大血管搏动伪影常见于以下几种情况：（1）腹部MRI成像，特别是梯度回波快速成像序列。（2）增强扫描时由于血液信号增加，容易出现搏动伪影，梯度回波序列容易出现，SET1WI也可出现来自静脉的搏动伪影。（3）其他临近大血管的部位，利用梯度回波成像或增强扫描均易出现搏动伪影。大血管搏动伪影病人相关伪影伪影特点：（1）具有很强的周期性。（2）沿相位编码方向分布。（3）常表现为一串等间距的血管影。（4）血管信号越高，搏动伪影越明显。（5）在成像区域靠血流上游的层面搏动伪影较明显，如腹部横断面图像中主动脉搏动伪影以上方层面较明显，而腔静脉搏动伪影则以下方层面较明显。大血管搏动伪影病人相关伪影解决方法：（1）在成像区域血流的上游施加预饱和带。（2）使用流动补偿技术，对较慢的血流造成的伪影有较好的效果，如颅脑SET1WI增强扫描施加该技术后来自于静脉窦的搏动伪影可明显减少。（3）施加心电门控。（4）切换相位编码方向，这并不能消除搏动伪影，但可使搏动伪影的方向发生改变，如肝脏横断面扰相GRET1WI序列，如果相位编码方向为前后方向，则主动脉搏动伪影将重叠于左肝外叶，如果把相位编码方向改为左右方向，则主动脉搏动伪影可避开左肝外叶。大血管搏动伪影病人相关伪影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SE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。流动效应伪影病人相关伪影解决方法：（1）改变频率编码方向，即在脊髓矢状扫描时，将相位编码设置在H-F方向，可有效地避免血流和脑脊液搏动伪影沿横向扩散。（2）要确定“病变”是否可见于所有的脉冲序列，伪影往往仅能在一种序列图像中出现。（3）使用心电门控或者流动补偿。流动效应伪影病人相关伪影原因：铁磁性物质具有很大的磁化率，可能导致明显的磁场变形。不同的序列，金属伪影大小不同，FSEGREEPI。伪影特点：（1）图像变形或明显异常高/低/混杂信号（2）在不同层面上伪影位置往往改变－－“会走动的伪影”解决办法：（1）去掉病人身上或磁体洞内的金属物品（2）尽量使用FSE序列！金属伪影病人相关伪影原因：不同磁化率物质的交界面，磁化率不同会导致局部磁场环境的变形，造成自旋失相位，产生信号损失或错误描述。伪影特点：在组织/空气和组织/脂肪界面（包括副鼻窦、颅底、蝶鞍等部位）出现异常信号。解决办法：（1）扫描时尽量避开这些部位（2）增加层厚、层间隔（3）减小人为的磁化界面磁敏感性伪影病人相关伪影磁敏感性伪影病人相关伪影原因：层面内组织受到其它层面/额外的射频脉冲激发，提前饱和，不能产生信号。往往在斜位定位时出现。有时预置饱和也可能带来同样的伪影！层间交叉伪影射频相关伪影伪影特点：交叉部位（或有饱和脉冲的部位）低信号或信噪比非常低。解决办法：定位时注意层面交叉让开要观察的部位。FOV内预置饱和注意手动调整位置，让开要观察的部位。层间交叉伪影射频相关伪影射频噪声原因：不需要的外界无线电频率的噪声。图像特点：（1）不需要的射频脉冲发生在一个（或一系列）特定的频率。（2）沿相位方向排列的“拉链状伪影”解决方法：（1）关进扫描间的门（2）去除监护装置（3）请工程师检修拉链伪影射频相关伪影包含大的FOV的检查可能导致MR图像周围的几何失真，另