低磁場MRI偽影的處理及圖像優(yōu)化方法

劉鳳霞 侯居魁

了解各種偽影特征，選擇合理的掃描參數(shù)和序例，有效地抑制與消除偽影，提高和改善圖像質(zhì)量。MR圖像質(zhì)量在應(yīng)用中有信噪比、對比度、空間分辨率和偽影等評價指標(biāo)，這些技術(shù)指標(biāo)決定著圖像上各種組織的表現(xiàn)，同時它們之間也存在著相互影響和相互制約［1］，本文旨在探討低場MR儀上的圖像偽影表現(xiàn)、產(chǎn)生因素，在成像時根據(jù)需要在這些技術(shù)指標(biāo)之間進(jìn)行權(quán)衡、折衷和優(yōu)化，使圖像質(zhì)量能更加提高。

1 資料與方法

1.1 一般資料 統(tǒng)計2005年10月至2010年10月期間，使用德國西門子0.35T永磁核磁共振機(jī)行MR成像總就診40000例患者中各種原因造成的偽影，按部位各收集：頭部800例、頸部軟組織500例、上腹部300例、全脊柱500例、膝關(guān)節(jié)500例、肩關(guān)節(jié)200例、踝關(guān)節(jié)80例、腕關(guān)節(jié)60例，共2940(偽影)人次，占總就診人數(shù)的7.35%，年齡在3～85歲之間。

1.2 方法 首先根據(jù)病情需要選擇線圈、序例及方位進(jìn)行掃描，分析產(chǎn)生偽影的原因，并將帶有偽影的圖像按部位、參數(shù)和序例等因素進(jìn)行分類，應(yīng)用分析原因采取相應(yīng)的方法重新掃描，并將前后圖像進(jìn)行對比。

2 結(jié)果

表1 3140例病例按部位各種因素造成的偽影機(jī)率統(tǒng)計(例，%)

在諸多偽影病例中，除設(shè)備因素、患者本身因素(血管搏動、呼吸、吞咽運(yùn)動等)還有幾種可以避免的偽影，①干燥引起的偽影［2］。②損壞的燈絲;化纖類及遠(yuǎn)紅外線衣服等。分析偽影的種類歸宿，采取相應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)，進(jìn)行圖像質(zhì)量的對比，找出低場機(jī)的偽影特點(diǎn)，將擇優(yōu)的技術(shù)應(yīng)用于常規(guī)。

3 討論

通過上述表1不難看出圖像產(chǎn)生偽影因素，這些偽影的產(chǎn)生使圖像不能真實(shí)反映組織的解剖結(jié)構(gòu)和信息，表現(xiàn)為虛假的信號強(qiáng)度變化和解剖錯位［3］，和病變組織極為相似，容易造成誤診。

3.1 設(shè)備相關(guān)因素 穩(wěn)定而均勻的靜磁場是獲得高質(zhì)量MR圖像的必要條件之一，如機(jī)器設(shè)備安裝、調(diào)試，以及掃描參數(shù)的選擇，相互匹配不當(dāng)及與設(shè)備有關(guān)，但由操作者掌握的各種參數(shù)，如TR、TE、矩陣、視野等出現(xiàn)偏差也可出現(xiàn)偽影。

3.1.1 金屬偽影 在受檢區(qū)域和周圍出現(xiàn)任何鐵磁性或非鐵磁性的金屬異物，都會導(dǎo)致局部磁場不均勻，圖像扭曲、變形或失真。因此，在磁共振檢查前，應(yīng)除去患者身上攜帶的任何金屬物品;對患者身上有金屬置入物(心臟起搏器、支架、義齒、鋼釘、金屬避孕環(huán))的患者應(yīng)慎重進(jìn)行MR檢查，以免發(fā)生事故。

3.1.2 磁化率偽影 低場機(jī)磁化率較低，主要原因磁場較穩(wěn)定均勻。低場腹部易產(chǎn)生磁化率，如肝臟、盆腔邊緣掃描時腸腔的氣體與周圍組織的交界處，都可出現(xiàn)局部信號丟失，組織變形。掃描時可改變相位編碼方向或盡量避免使用易磁化的脈沖序列如：梯度回波類序列。

3.2 運(yùn)動與流動偽影

3.2.1 運(yùn)動偽影 導(dǎo)致解剖結(jié)構(gòu)及其邊緣的圖像模糊、重疊，并可掩蓋細(xì)小的病變組織的偽影。避免偽影的方法：腹部采用快速成像序列屏氣掃描，對呼吸不均勻又不能屏氣的患者完成掃描同樣會出現(xiàn)比較明顯的偽影。對于躁動、不能配合的患者必要時使用鎮(zhèn)靜劑，部分掃描可通過運(yùn)動補(bǔ)償來減少非周期性生理運(yùn)動帶來的影響。

3.2.2 流動偽影 MRI信號具有幅度和相位，質(zhì)子在相位編碼方向的準(zhǔn)確位置由靜止條件下的相位編碼來確定，搏動的血液和腦脊液在不同的掃描層面會出現(xiàn)不同的流速。與其相關(guān)的信號在影像重建中被相位編碼方向上的錯誤信號所代替，在掃描過程中產(chǎn)生一定范圍的相位漂移，產(chǎn)生的偽影常常表現(xiàn)為沿相位編碼方向分布的類似串珠樣一串串模糊偽影，這取決于原組織結(jié)構(gòu)的相位與背景相位的關(guān)系。解決的方法：首先改變相位編碼的方向，腹部使用呼吸門控，使呼吸運(yùn)動偽影得到改善。

3.3 射頻與梯度相關(guān)偽影

3.3.1 卷折偽影 取決于相位編碼和讀出方向上的采集矩陣和視野。讀出方向的視野外組織受到激發(fā)時可產(chǎn)生該偽影(圖1)。這些組織頻率超出了此條件下Nygnise頻率的限制，它們被繪制到低頻部分［4］。克服這種偽影技術(shù)稱為過采樣，它是保持采樣時間和Gdr強(qiáng)度不變條件下，增加采樣點(diǎn)的數(shù)目。因此加大掃描中的有效相位編碼方向視野，才能消除相位編碼方向的卷折偽影，但相位編碼過采樣技術(shù)在提高信噪比的同時加大了總的掃描時間。

3.3.2 層面交叉 當(dāng)兩個相鄰層面距離較近時，這兩個射頻脈沖經(jīng)過傅立葉變換的波形側(cè)峰就可能重疊，產(chǎn)生層面交叉，后果是每個交叉的層面在接受該層面激勵飽和，每個層面的有效TR縮短，T1權(quán)重增加，信噪比降低，因而出現(xiàn)同一序列的MR圖像一層亮一層暗相間隔的現(xiàn)象［4］。在低場機(jī)解決的辦法：改變掃描射頻的激發(fā)角度或頻率，首先按不同角度和頻率掃出膜片，選擇理想的膜片拷貝后再掃描，會得到理想的圖像(圖2)。

圖1 卷褶偽影才贏過采樣技術(shù)后消失

圖2 前幅為層面交叉?zhèn)斡埃蠓鶠楦淖兗ぐl(fā)角度后的圖像

3.4 圖像與處理及其他

3.4.1 掃描出質(zhì)量不理想的圖像，有時會用后處理的辦法進(jìn)行理想化。如排版時會調(diào)節(jié)圖像的灰階度，突出疾病的重點(diǎn)，圖像質(zhì)量好壞，涉及到診斷準(zhǔn)確率的高低，因此照片的亮度、對比度、照相機(jī)及洗片機(jī)的調(diào)整、都是不可忽視的環(huán)節(jié)。

3.4.2 在諸多文獻(xiàn)及著作中均報道共性的偽影，而在低場及使用中除共性的偽影外，還存在外界因素所造成的偽影。譬如：①燥熱引起的偽影［3］。②損壞的燈絲;化纖類及遠(yuǎn)紅外線衣服、患者上的中藥膏等。分析：①由干燥引起的偽影有：a.屏蔽室內(nèi)空氣濕度不夠，靜磁場的溫度升高，燥熱的空氣和噪音會使患者感到精神不適，心情煩躁、引起躁動，產(chǎn)生偽影。b.射頻對人體的生物效應(yīng)主要在于其致熱效應(yīng)，它與其頻率有關(guān)，頻率越高，產(chǎn)生熱量越大，而人體組織吸收射頻的能量可導(dǎo)致組織溫度升高，體溫升高的程度與射頻脈沖的持續(xù)時間、能量沉積速率、環(huán)境的溫度、濕度及患者的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，因此這些原因不僅可造成一些散熱功能不佳的器官造成損傷，同樣會因熱效應(yīng)引起患者躁動產(chǎn)生偽影。②損壞的燈絲，屏蔽室照明燈具的使用非常重要，常用照明燈泡的燈絲會經(jīng)常損壞，晃動的燈絲能使圖像出現(xiàn)網(wǎng)格，圖像質(zhì)量下降，影響診斷。③化纖類及遠(yuǎn)紅外線衣服，可使圖像信噪比下降，有些紅外線的衣服會使圖像變形。④患者身上的中藥膏，會出現(xiàn)類似磁化樣的偽影(如圖3)。

圖3 前幅為患者腰部有一中藥膏，后幅為取下圖像，偽影消失

實(shí)踐改變相位編碼方向的方法簡便，實(shí)用;增加采集次數(shù)的方法能使圖像質(zhì)量明顯提高，但患者接受的射頻吸收率明顯增加，掃描時間明顯延長;加預(yù)置飽和帶的方法最簡單方便，但是掃描時間增加，效果也最差。工作中根據(jù)情況合理應(yīng)用，掃描時在掃描部加預(yù)置飽和帶，偽影較輕時改變相位編碼，較重時三種方法并用，收到了良好的效果，提高了疾病的診斷準(zhǔn)確率。

［1］張秀梅，劉新純.MRI影像質(zhì)量評價指標(biāo)及其優(yōu)化.中國醫(yī)療設(shè)備，2008，23(1)：46-49.

［2］薄夫軍，張永壽，陳永華，等.MRI常見偽影產(chǎn)生機(jī)理及對策.中國技術(shù)裝備，2009，6，(1)：59-60.

［3］靳二虎，蔣濤，張輝，等.磁共振成像臨床應(yīng)用入門.人民衛(wèi)生出版社，2009：429-451.

［4］楊正漢，馮逢，王宵英，等.磁共振成像技術(shù).人民軍醫(yī)出版社，2010：451-459.