磁共振成像的偽影及應對策略*

付麗媛 梁永剛 倪 萍 陳 堅 劉冰川 陳建新 陳自謙*

磁共振成像的偽影及應對策略*

付麗媛①梁永剛①倪 萍②陳 堅①劉冰川①陳建新①陳自謙①*

目的：研究磁共振成像（MRI）圖像偽影產(chǎn)生的原因，探討常規(guī)工作中克服MRI偽影的方法與對策。方法：收集67例GE HD Excite 1.5T、Siemens Trio 3.0T和Siemens Skyra 3.0T MRI具代表性偽影圖像，對其進行統(tǒng)計分類，分析偽影產(chǎn)生的原因，提出相應的克服方法。結果：67例偽影圖像中，運動偽影24例，金屬偽影18例，化學位移偽影4例，勾邊偽影7例，卷褶偽影3例，截斷偽影1例，交叉?zhèn)斡?例，iPAT偽影1例，拉鏈偽影2例，部分容積效應3例，近線圈效應3例。在分析偽影產(chǎn)生原因的基礎上，提出了控制偽影的技術對策。結論：循證MRI圖像偽影產(chǎn)生的原因及機理，有針對性地制定控制偽影的方法，對于提高MRI圖像質量具有重要意義。

磁共振成像系統(tǒng)；偽影；產(chǎn)生機制；對策；質量控制

［First-author’s address］ Medical Image Center of Fuzhou General Hospital of Nanjing Military Command， Fuzhou 350025， China.

偽影是指磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）中與相應的斷層組織實際解剖結構不相對應的信號強度，通常由生理和技術因素引起，可以表現(xiàn)為圖像模糊、變形、重疊及缺失等［1］。MRI過程復雜，與其他影像技術相比是出現(xiàn)偽影最多的成像技術之一。造成MRI偽影的因素很多，主要可以分為與硬件相關的靜磁場不均勻、射頻不均勻等，與數(shù)據(jù)處理相關的軟件，與相關的運動、生理性運動及金屬植入物等，與掃描相關以及環(huán)境相關的偽影［2］。MRI中部分偽影可以通過調整參數(shù)、完善掃描細節(jié)消減甚至完全消除，而部分與硬軟件相關的偽影必須請相關的硬件、軟件工程師予以檢測調整。MRI偽影的存在，輕者導致圖像質量下降，嚴重者將會掩蓋病灶或出現(xiàn)假病灶從而造成漏診、誤診，帶來嚴重的后果。為此，本研究探討MRI圖像偽影產(chǎn)生的原因，旨在正確認識偽影并研究制定相應的解決方法與對策，以消除偽影、提高MRI圖像質量及診斷水平。

1 資料與方法

1.1 MRI偽影資料

MRI偽影資料主要來源于GE HD Excite 1.5 T、Siemens Trio 3.0 T和Siemens Skyra 3.0 T儀器。收集2009年10月至2015年8月間具有代表性的圖像偽影67例；其中，頭部掃描圖像34例，腹部掃描圖像27例，脊柱掃描圖像3例，膝關節(jié)掃描圖像1例，足部掃描圖像2例。

1.2 分析方法

采用GE HD Excite 1.5 T8通道頭線圈、脊柱線圈及胸腹聯(lián)合線圈進行相應部位的規(guī)范化掃描；采用Siemens Trio 3.0 T和Siemens Skyra 3.0 T8通道頭線圈、頭頸聯(lián)合線圈、相控陣表面線圈、脊柱線圈和膝關節(jié)專用線圈對相應部位進行規(guī)范化掃描。對有代表性的圖像偽影進行分類，并分析偽影產(chǎn)生的原因，提出克服方法。

2 圖像偽影分類結果

通過規(guī)范化掃描，對有代表性的67例圖像偽影進行分類，其結果運動偽影24例，金屬偽影18例，化學位移偽影4例，勾邊偽影7例，卷褶偽影3例，截斷偽影1例，交叉?zhèn)斡?例，iPAT偽影1例，拉鏈偽影2例，部分容積效應3例，近線圈效應3例。

2.1 運動偽影

在24例運動偽影中，隨機自主運動偽影11例，呼吸運動偽影5例，大血管搏動偽影8例。運動偽影是MRI圖像最常見、最主要的偽影。分為兩類：①自主運動引起的偽影，如吞咽運動、躁動等；②心臟、呼吸及大血管搏動等引起的偽影，具有周期性，有一定的規(guī)律。

（1）隨機自主運動偽影不具有周期性，且由受檢者自主控制，如吞咽、自主運動等。隨機自主偽影的主要特點有造成圖像模糊；受檢者可控，出現(xiàn)在相位編碼方向。解決方法為：①爭取配合，保證掃描期間不動；②縮短圖像采集時間；③采用BLADE等能糾正運動的技術；④吞咽產(chǎn)生的偽影可在喉部施加預飽和帶；⑤對于實在躁動不能配合檢查的，可服用或注射一定劑量的鎮(zhèn)靜劑（如圖1所示）。

圖1 自主運動偽影及使用刀鋒技術的圖像

（2）心臟、呼吸及大血管搏動等引起的偽影，具有周期性。呼吸運動偽影主要出現(xiàn)在胸腹部MR圖像上，會造成圖像模糊。解決方法為：①在行腹部檢查時給患者綁上腹帶，以減小呼吸運動的幅度；②施加呼吸觸發(fā)技術；③采用快速序列屏氣掃描；④在前腹壁施加預飽和帶也可抑制腹壁的運動偽影（如圖2所示）。

圖2 呼吸運動偽影及采取克服措施后圖像

（3）心臟及大血管搏動偽影具有的特點是周期性強，受檢者不能自主控制；沿相位編碼方向分布。解決方法為：①施加心電門控技術；②在心臟區(qū)域、成像區(qū)域血流的上游施加預飽和帶；③切換相位編碼方向，此法并不能消除垂直于層面的血管引起的搏動偽影，但可使搏動偽影的方向發(fā)生改變；④采用流動補償技術。主動脈搏動偽影如圖3所示。

圖3 主動脈搏動偽影圖像

2.2 金屬偽影

（1）在18例金屬偽影中，固定金屬假牙偽影13例，金屬內衣扣偽影2例，節(jié)育環(huán)偽影1例，貼身衣物金屬標識偽影2例。鐵等磁性金屬進入磁場后使得磁力線高度集中在鐵磁性金屬上，嚴重破壞了磁場均勻性，對成像的危害非常大。鐵磁性金屬偽影的表現(xiàn)是鐵磁性物體周圍組織無信號且周圍組織器官發(fā)生變形。

（2）解決方法：①受檢者進入磁體間前進行嚴格檢查，可除去大部分金屬異物；②對體內金屬異物，如外科手術夾要慎重對待，最好不做相關部位的掃描，以免發(fā)生危險（如圖4所示）。

圖4 金屬偽影及克服后圖像

2.3 化學位移偽影

（1）在67例具有代表性的偽影圖像中，化學位移偽影4例。化學位移偽影是由于化學位移效應引起的影像失真，表現(xiàn)在脂肪與水組織的界面處，在頻率編碼方向造成空間錯位，形成一側呈條形亮帶，另一側是條形暗帶的偽影。化學位移偽影的特點是出現(xiàn)在頻率編碼方向上；主磁場強度越高，化學位移偽影越明顯。

（2）解決辦法為：①增加頻率編碼的帶寬；②改變頻率編碼方向；③采用脂肪抑制技術（如圖5所示）。

圖5 化學位移偽影圖像

2.4 勾邊偽影

（1）在67例具有代表性的偽影圖像中勾邊偽影7例。在梯度回波序列的反相位圖像上，臟器與脂肪組織的界面處會出現(xiàn)寬度為一個像素的黑線，勾勒于臟器的周邊，被稱為勾邊偽影或黑線偽影，最常出現(xiàn)于腹部臟器周圍、肌肉間隙等部位。勾邊偽影具有以下特點：僅出現(xiàn)于梯度回波類序列，一般不出現(xiàn)于自旋回波類序列；出現(xiàn)于臟器與脂肪組織的界面上；只出現(xiàn)于反相位圖像上，最常見的是擾相GRE序列的反相位；表現(xiàn)為一條寬度為一個像素的低信號黑線包繞臟器。

（2）解決方法為：①通過TE的改變采集同相位的圖像；②施加脂肪抑制技術；③用自旋回波類序列取代梯度回波序列。勾邊偽影如圖6所示。

圖6 勾邊偽影圖像

2.5 卷褶偽影

（1）在67例具有代表性的偽影圖像中卷褶偽影3例。卷褶偽影是由于視野（field of view， FOV）小于受檢部位的大小而產(chǎn)生的，F(xiàn)OV外的組織信號將折疊到圖像的另一側，這種折疊被稱為卷褶偽影。卷褶偽影具有以下特點：①出現(xiàn)在相位編碼方向上；②表現(xiàn)為FOV外一側的組織信號卷褶至圖像對側的FOV內。

（2）解決方法為：①選擇合適的FOV使其略大于受檢部位；②相位編碼方向過采樣；③施加空間預飽和帶，覆蓋FOV外的所有組織，把該區(qū)域內的組織信號進行抑制，卷褶偽影圖像如圖7所示。

圖7 卷褶偽影圖像

2.6 截斷偽影

（1）在67例具有代表性的偽影圖像中截斷偽影1例。截斷偽影是在圖像重建中產(chǎn)生的，表現(xiàn)為高、低信號突變時產(chǎn)生的環(huán)形黑白條形，通常出現(xiàn)在兩種差異較大組織的界面上，如顱骨與腦組織的交接處。另一種截斷偽影表現(xiàn)是邊緣增強現(xiàn)象，在組織邊界處產(chǎn)生一個高信號環(huán)。這種偽影主要是由于信號強度的不連續(xù)性所造成的。截斷偽影的特點為：①出現(xiàn)在空間分辨力較低的圖像上；②相位編碼方向往往更為明顯；③表現(xiàn)為多條明暗相間的弧線或條帶。

（2）解決截斷偽影的對策主要是增加圖像空間分辨力。圖像截斷偽影如圖8所示。

圖8 截斷偽影圖像

2.7 交叉?zhèn)斡?/p>

（1）在67例具有代表性的偽影圖像中交叉?zhèn)斡?例。交叉?zhèn)斡耙话阍诜纸M傾斜定位時出現(xiàn)，是由于掃描層面內組織受到其他層面的射頻脈沖激發(fā)，提前飽和從而不能產(chǎn)生信號，有時預置飽和也可能帶來同樣的偽影。偽影的特點是交叉部位低信號或信噪比非常低。

（2）解決方法為：分組傾斜定位時避免層面交叉。交叉?zhèn)斡叭鐖D9所示。

圖9 交叉?zhèn)斡皥D像

2.8 iPAT偽影

（1）在67例具有代表性的偽影圖像中iPAT偽影1例。iPAT偽影的原因是在啟用并行采集iPAT技術采集K空間時，在相位方向上隔行采集，每個線圈單元采集50%的相位方向的信息。所采集到的信息存在明顯的相位卷褶，需要利用線圈敏感性數(shù)據(jù)重建圖像并去掉每個線圈單元的卷褶，重建出一個完好的圖像。當校正的信息與采集的信息不匹配時，將導致偽影出現(xiàn)。偽影產(chǎn)生情況是由于掃描FOV太小、卷褶成分過多以及iPAT處理無法完全消除。偽影特點類似卷褶偽影，但多出現(xiàn)在圖像中心，圖像中心條帶狀偽影，信噪比明顯降低。

（2）解決方法為：選擇合適的并行采集加速因子。iPAT偽影如圖10所示。

圖10 iPAT偽影圖像

2.9 拉鏈偽影

（1）在67例具有代表性的偽影圖像中拉鏈偽影2例。拉鏈偽影的原因：①在自由感應衰減未完全衰減之前，180o脈沖的側峰會與其產(chǎn)生重疊，或者臨近層面不精確的射頻脈沖造成未經(jīng)相位編碼而激勵的回波；②當存在不需要的外界無線電頻率的噪聲時也容易引起這種偽影，如掃描間以外的手機射頻、無線電廣播射頻等。圖像特點為沿頻率編碼軸交替的亮點與黑點組成的中心條帶或噪聲帶。外界泄露射頻帶來的偽影：沿相位方向排列的“拉鏈狀偽影”。

（2）解決方法為：①自由感應衰減的拉鏈偽影采取增大TE，因為增大TE可加大FID與180o射頻之間的間隔；②增大層厚，通過選擇更大寬的射頻帶寬，使之在時間域變窄；③對于外界射頻泄漏的拉鏈狀偽影可關緊掃描間的門，禁止在掃描間外接聽手機、無線廣播去除監(jiān)護裝置，防止在掃描間附近使用電鉆等工具。拉鏈狀偽影如圖11所示。

2.10 部分容積效應

（1）在67例具有代表性的偽影圖像中部分容積效應3例。當掃描層厚較厚而病變較小又位于層與層之間時，周圍組織信號掩蓋了小的病變，這種現(xiàn)象稱為部分容積效應。部分容積效應造成病灶的信號強度不能得以客觀表達，同時將影響病灶與正常組織的對比。

（2）解決方法為：減薄層厚、提高空間分辨率及改變層面位置。部分容積效應偽影如圖12所示。

圖11 拉鏈狀偽影圖像

圖12 部分容積效應圖像

2.11 近線圈效應

（1）在67例具有代表性的偽影圖像中近線圈效應3例。在臨床MRI檢查中，為了提高圖像信噪比，采用表面線圈或多通道相控陣線圈來采集MR信號。表面線圈接收MR信號在整個采集容積區(qū)域是不均勻的，越靠近線圈的部位采集到的信號越高，而越遠離線圈的部位采集到的信號越低，這種現(xiàn)象被稱為近線圈效應，是由于線圈的空間敏感度差異所致。近線圈效應會造成圖像信號的均勻度降低，嚴重時會直接影響診斷。

（2）解決方法為：采用濾過技術，使距離線圈不同遠近的組織信號盡可能的均勻。近線圈效應偽影如圖13所示。

圖13 近線圈效應圖像

3 討論

MRI成像過程與其他影像技術相比甚為復雜，掃描序列及成像參數(shù)多，則偽影出現(xiàn)甚多。偽影的出現(xiàn)導致圖像質量極大降低，嚴重時甚至會影響醫(yī)生做出正確的診斷。因此，正確認識偽影的產(chǎn)生機制，減少或者避免偽影的出現(xiàn)，在MRI中具有重要的意義［3］。

在MRI中，運動偽影的發(fā)生概率最高。無論是患者的自主運動（如躁動、咳嗽抖動）還是人體的呼吸運動和心臟搏動，均可導致信號發(fā)生空間錯位致使圖像模糊不清，從而無法辨認解剖結構形態(tài)，不能夠清楚地顯示病變［4-6］。自主運動偽影的克服需要患者的良好配合，根據(jù)臨床經(jīng)驗，需在檢查前與患者做好溝通，囑咐檢查注意事項，盡最大努力得到患者的配合，同時在掃描時盡量采用快速掃描序列，縮短檢查時間。對于實在躁動不能配合檢查的，建議服用或注射一定劑量的鎮(zhèn)靜劑。嬰兒及兒童檢查時應盡量選擇在其安睡時進行，并做好聽力保護。對于人體的呼吸運動和心臟搏動偽影，使用各種門控技術及軟件算法的補償均可以取得較好的效果。

金屬偽影也是MRI成像中發(fā)生概率較高的偽影之一。體外的金屬異物在進入檢查室前進行嚴格檢查，可除去大部分金屬異物。對于體內的金屬異物，其中較為常見的是顱腦掃描中金屬假牙引起的偽影。金屬假牙對顱腦T2WI、T1WI圖像影響尚可接受，而對DWI圖像的影響比較大，會造成DWI圖像的變形和信號缺失。因此，MRI檢查時應將患者的金屬假牙盡量取下后檢查。

拉鏈偽影大多是由于射頻干擾引起的，從MRI機房選址開始應要遠離電梯、公路等，規(guī)避此類偽影的風險產(chǎn)生［7］。手機不可帶進掃描間，關緊掃描間的門，禁止在掃描間外接聽手機、聽無線廣播等。

化學位移偽影、勾邊偽影、卷褶偽影、截斷偽影、交叉?zhèn)斡啊PAT偽影、部分容積效應、層間干擾和近線圈效應所產(chǎn)生的偽影均與掃描參數(shù)的設置密切相關。其中卷褶偽影可以通過參數(shù)調整消除，有些可以通過調整參數(shù)減少偽影，而參數(shù)調整與掃描技術人員對MRI技術的理解與掌握密切相關，只有很好地掌握MRI技術，才能正確的對成像參數(shù)進行合理的調整，從而做到既可以克服偽影，同時又不降低圖像質量［8-11］。

除本研究涉及的偽影外，還有些偽影表現(xiàn)更為多樣，即設備故障時引起的偽影。發(fā)生故障的模塊不同，引起的圖像偽影表現(xiàn)不同，如接收線圈故障，通常表現(xiàn)為信號缺失或圖像信噪比低下、線圈插口盒或線圈插口接觸不良，以及出現(xiàn)打火造成“毛衣”狀偽影等。此類偽影的出現(xiàn)，就需要請相關的硬件或軟件工程師進行檢測及維修［12-13］。

4 結語

MTRI圖像偽影表現(xiàn)多樣，應正確認識和辨別各種偽影，循證分析MRI圖像偽影產(chǎn)生的原因及機制，有針對性地采取合理科學的質量控制方法克服偽影，對于提高MRI圖像質量具有重要的意義。

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Research on the analysis and solution of magnetic resonance imaging artifacts

FU Li-yuan，LIANG Yong-gang， NI Ping， et al// China Medical Equipment，2016，13（4）：20-24.

Objective： To investigate the causes of the artifacts in magnetic resonance imaging（MRI） and to explore the method to overcome artifact in the routine work. Methods：To analyze 67 cases of typical artifacts of GE HD Excite 1.5T， Siemens Trio 3.0 T and Siemens Skyra 3.0T MR systems which were collected. Results： Sixty seven cases of typical artifacts in MRI include 24 cases of motion artifact， 18 cases of metal artifact， 4 cases of chemical shift artifact， 7 cases of edge artifact， 3 cases of wrap artifact， 1 cases of truncation artifacts， 1 cases of cross artifact， 1 cases of iPAT artifact， 2 cases of zipper artifact， 3 cases of partial volume effect and 3 cases of near coil effect. The quality control methods and technical procedures be suggested based on causes analysis. Conclusion： Understand the causes and mechanism of MRI artifact and to master the method is important to improve the quality of MR imaging.

Magnetic resonance imaging system； Artifact； Mechanism； Solution； Quality control

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.04.008

1672-8270（2016）04-0020-05

R445.2

A

2015-12-20

軍事醫(yī)學計量科研專項課題（2011-JL2-014）“功能磁共振成像專用體模及質量控制檢測方法的研究”；軍區(qū)重大項目（14ZX23）“軍人創(chuàng)傷后應激障礙的多模態(tài)功能磁共振研究”

①南京軍區(qū)福州總醫(yī)院醫(yī)學影像中心 福建 福州 350025

②南京軍區(qū)福州總醫(yī)院醫(yī)學工程科 福建省醫(yī)學裝備管理質量控制中心 福建 福州 350025

*通訊作者：chenziqianfz@sina.com

付麗媛，女，（1984- ），碩士，工程師。南京軍區(qū)福州總醫(yī)院醫(yī)學影像中心，從事磁共振成像質量控制與質量管理方面的研究。