80例常規顱腦MRI偽影分析

首都醫科大學附屬北京天壇醫院 放射科，北京 100070

引言

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技術具有無輻射、對比分辨率高、軟組織成像好、可行多參數采集以及功能成像等優勢，已經成為臨床上診斷顱腦疾病的常規檢查手段之一，并且高質量的MR影像對顱腦疾病的診斷愈發重要[1]。由于MRI的復雜性，在行顱腦MRI檢查時，經常由于各種不同原因（包括患者、技師、屏蔽、環境、設備硬件與軟件等各方面），使得圖像出現不能體現患者真實組織結構的異常MR信號，主要表現為鬼影、圖像模糊、幾何變形和信噪比降低等，統稱為偽影[2]。偽影的產生往往嚴重影響圖像質量，干擾診斷醫師對病變的準確判斷，甚至導致誤診或漏診。因此，了解偽影產生的類型，分析偽影產生的原因，尋找消除或減少偽影的方法是提高顱腦MR圖像質量的重要環節，對提高顱腦MRI的臨床診斷效率具有實際意義。

1 材料與方法

1.1 一般材料

本研究所用設備為我院Philips公司的Ingenia CX 3.0T核磁共振設備，選取2019年2月至8月期間，行顱腦MRI平掃、MRA及顱腦增強掃描時產生偽影的患者80例，掃描期間系統均未提示錯誤。患者平均年齡為（40±26）歲，其中男性43人，女性37人。本研究獲得患者的知情同意并符合院內倫理委員會要求。

1.2 掃描序列與基本參數

所選80例患者中，25人行MR常規平掃（掃描序列包括T2WI TSE、3D T1WI、3D T2 Flair、DWI等序列），30人行磁共振動脈成像（掃描序列包括TOF-MRA等序列），25人行MR常規增強掃描（掃描序列包括T2 TSE、3D T1、3D T2 Flair、DWI以及注射對比劑后的T1WI脂肪抑制序列）。各個序列的基本參數如表1所示。

表1 掃描序列及基本參數

1.3 偽影分類與統計

根據偽影產生原因，本研究將顱腦MRI偽影歸類為設備偽影、患者偽影和外源性偽影三大類。其中設備偽影主要包括線圈故障、卷褶偽影等；患者偽影主要包括運動偽影和植入器械偽影等；外源性偽影包括外源性射頻干擾偽影和外圍輔助裝置所致偽影等；統計各類偽影產生的例數與占比，并分析產生原因，以期尋到合適的解決辦法，消除和減少顱腦MR偽影，提高圖像質量。

2 結果

所統計的顱腦MR偽影類型與例數如表2所示，設備偽影8例（占比10%，其中，線圈故障2例，卷褶偽影6例），患者偽影52例（占比65%，其中，自主運動偽影24例，血管搏動偽影15例，植入器械偽影13例），外源性偽影20例（占比25%，其中，射頻干擾12例，外源性輔助裝置偽影7例、嘔吐物所致偽影1例）。

表2 顱腦MR偽影類型與例數

本文所列各類MR偽影產生的原因以及在圖像上的表現形式均有所不同，均導致圖像質量顯著下降，其中部分偽影嚴重影響診斷。圖1a顯示為線圈故障所致偽影，懷疑是線圈內部部件損壞，導致采集信號缺失，經工程師修理線圈后偽影消失；圖1b為典型的卷褶偽影，經增大FOV后，偽影得以緩解。

圖1 設備偽影

本研究中的MR圖像運動偽影如圖2所示。其中，圖2a為一名顱內占位患者喉部不舒服，咳嗽導致的運動偽影；圖2b為眼球運動導致的圖像偽影；圖2c為增強掃描時血管搏動導致的偽影。圖3顯示出了典型的植入器械偽影，其中圖3a為患者植入金屬牙冠且不可摘除，導致圖像的口鼻部出現明顯的金屬偽影；圖3b為植入了引流管的患者，由于引流管含有金屬成分，導致引流管附近圖像缺失；圖3c為植入了引流管的同一患者的彌散加權成像，引流管附近圖像明顯變形。圖4為一名佩戴耳釘的患者，患者自述佩戴耳釘為純金材質，掃描圖像卻出現顯著金屬偽影，其中DWI圖像上小腦局部圖像丟失變形，去除耳釘后，偽影消失。

圖2 運動偽影

圖3 植入器械偽影

圖4 金屬偽影（耳釘）

外源性偽影主要見于圖5和圖6中。其中，圖5為屏蔽欠佳導致的射頻干擾偽影，圖5a表現為多條射頻干擾線，圖5b表現為單條較亮的射頻干擾線，經過排除干擾源以及加強屏蔽后，得以消除。圖6為嘔吐物所致偽影的圖像，是由于前一個患者嘔吐后，殘留嘔吐物進入線圈內部，未及時清理所致，在患者腦后出現顯著的亮信號并輕微卷褶到腦部圖像中，經過拆卸線圈，徹底清理嘔吐物后，偽影消失。

圖5 射頻干擾偽影

圖6 嘔吐物所致偽影

3 討論與結論

3.1 設備偽影

本研究所用MR設備為Philips公司的Ingenia CX 3.0T核磁共振設備，其32通道頭部線圈為一種包裹式線圈，線圈內部是由多個電容等距串接在端環上，在行頭部MR掃描時，若線圈內部出現漏波、接觸不良或其他故障，掃描的圖像易出現偽影，這種情況下需要及時聯系售后工程師來檢測并維修[3]。

采集技術或序列參數設置不當易導致卷褶偽影、化學位移偽影、截斷偽影等。由于飛利浦工程師對掃描序列進行了優化，日常掃描中化學位移偽影一般肉眼不可見，亦未見到截斷偽影。而卷褶偽影卻出現多次，其產生原因主要是MRI掃描視野（Field of View，FOV）小于需要成像的解剖層面，導致部分圖像移位或者卷褶到圖像的另一端或下一層。一般而言，卷褶偽影的位置與相位編碼方向相關[4-5]。消除或減少卷褶偽影的方法較多，主要包括：① 增大FOV，其缺點是在不增加掃描層數的前提下會犧牲空間分辨率；② 切換相位編碼與頻率編碼方向，將相位編碼方向設置在被檢部位最小直徑的解剖方向上，同時選擇無卷褶技術；③ 在相位編碼方向上施加空間預飽和帶，盡量覆蓋FOV之外的所有組織，從而抑制這些區域的組織信號，但是這種方法不能徹底消除卷褶偽影。本研究中的幾例卷褶偽影通過增大FOV，并增加掃描層數得以解決，圖像掃描細節未顯著丟失，缺點是延長了掃描時間。

3.2 患者偽影

行顱腦MRI掃描時，出現偽影的最常見原因之一為患者運動，主要表現為圖像模糊或者相位編碼方向上的重影。不同類型的運動導致的MR圖像出現偽影的機理和表現形式不盡相同，通常，相位編碼方向上相鄰k空間線數據采集點的時間差比頻率編碼方向數據采集點的時間差略長，因此相位編碼方向上累積的相位位移所致的偽影較為顯著[6-7]。本研究中，導致頭部MRI運動偽影的主要原因包括三類：① 不自主運動，包括打噴嚏、咳嗽、打哈欠、吞咽、眨眼等不規律的動作以及癲癇患者不自主晃動等；② 患者自主運動，包括長時間掃描導致身體不適而換姿勢、緊張導致眼球運動等；③ 周期性運動，例如血管搏動和腦脊液流動等[8-9]。對于運動偽影而言，一般原則為避免或降低圖像采集期間運動的速度和幅度；檢查前利用耳套或海綿套等固定患者頭部且縮短掃描時間亦至關重要。對于癲癇患者，若胳膊晃動嚴重，可將手壓在患者身體下面，以減弱肢體不自主晃動引起的頭部的運動；對于感冒咳嗽以及其他不適易引起頭部運動的情況，盡量選擇掃描時間快的序列；對于緊張或焦慮的患者，檢查前應進行心理輔導；如果運動偽影嚴重且影響診斷，重復掃描是唯一的辦法。

行常規顱腦MRI掃描時最易出現的周期性運動偽影是血管搏動偽影。其中，較為常見的情況為注射對比劑后進行增強掃描時，由于血液信號增強，T1WI序列上易呈現來自靜脈的搏動偽影，其具有很強的周期性，沿相位編碼方向分布，主要表現為一串等間距的血管影，而且血管信號越強，搏動偽影越明顯[10-11]。本研究中的血管搏動偽影大都是來自靜脈竇的搏動偽影，主要影響范圍為小腦局部組織的成像。解決此類顱腦MRI血管搏動偽影的主要對策為使用流動補償技術，這一技術對緩慢血流造成的偽影具有較好的效果。此外，必要時可嘗試切換相位編碼與頻率編碼方向，但是這種方法不能消除搏動偽影。若搏動偽影不明顯且不影響腦部病變的診斷，亦可忽略不計。

磁化率是物質的基本特性之一，成像時，兩種磁化率差別較大的組織界面上將出現偽影，稱之為磁化率偽影[12-14]。磁化率偽影表現為局部信號明顯減弱或增強，常伴有組織變形。對于高質量的MR影像而言，主磁場和梯度場的均勻性和恒定性至關重要。而患者佩戴的假牙、牙套、術后植入的引流泵等金屬材料會破壞主磁場的均勻性，使得采集的圖像變形或出現異常的混雜信號，可表現為網狀或條狀偽影，甚至信號丟失。為確保圖像質量和患者安全，行MR頭部掃描時，患者應盡量移除假牙或牙套，以避免產生金屬偽影；對于無法移除的情況，尤其是顱內術后植入引流泵的情況，金屬影偽無法避免，可嘗試增大帶寬的自旋回波序列或者采用O-MAR技術，在一定程度上緩解金屬偽影。此外，在本研究掃描的序列中，DWI序列最易受到金屬偽影的干擾，圖像變形往往最嚴重，應引起重視。

3.3 外源性偽影

外源性偽影主要是指體外物件或環境條件所致偽影，主要包括射頻干擾、患者輔助裝置、以及嘔吐物所致偽影等。射頻干擾偽影是MR設備附近的外界隨機性射頻電磁波被成像系統接收時產生的，與頻率編碼方向垂直的一條或多條噪聲線[15-17]。本研究中，導致射頻干擾偽影的原因可能涉及：磁體間內照明燈泡閃爍（接觸不良）、高壓注射器的干擾、磁體間墻體屏蔽差（附近房屋設施裝修時使用大功率設備）、屏蔽門密合不嚴（屏蔽銅片有脫落、屏蔽門螺栓松動）等。最終，通過逐一排除這些可能原因，逐一改善，徹底了消除射頻干擾偽影。其中，屏蔽門的屏蔽效果差被認為是本研究中出現射頻干擾偽影的主要原因。另一個與射頻干擾相關的偽影是拉鏈偽影，它是沿頻率編碼軸交替的亮暗點組成的中心性條帶[18-20]，可分為FID偽影、激勵回波偽影以及射頻饋通偽影。本研究中，未見此類偽影，若遇到應及時與維修工程師聯系。

對于部分危重顱腦疾病患者，必要時隨身攜帶一些輔助治療設備，例如止血貼、氧氣袋、呼吸機、監護儀、輸液管等，在行顱腦MR掃描時，難免有一些金屬物件造成金屬偽影，影響局部圖像細節。在本研究中遇到一例患者輸液轉接器具有金屬成分，導致一側頭部出現金屬偽影，經過與隨床大夫商議，更換了無金屬轉接器后，偽影被去除。此外，經常有患者做檢查前準備時，忘記把發卡、鋼镚等小金屬物件取出，被吸入磁體內部，從而導致局部勻場差，掃描圖像一側偏暗，這種情況下，需要及時聯系維修工程師，及時取出被吸入金屬物件[16,20]。本研究中，比較特例的是嘔吐物所致偽影，患者嘔吐物混雜各種食物，流入頭部線圈的縫隙中，很難清理到，導致后續掃描時在T1WI和T2WI矢狀位圖像上，腦后出現一條亮信號，同時卷褶到腦部圖像中，此時應及時清理污垢物，必要時應及時聯系工程師進行處理。

綜上所述，本研究統計并分析了三大類常見的顱腦MR偽影的表現形式和產生原因，通過選擇合理的解決方法，可避免或減少顱腦MR掃描時偽影的產生。修正合理的掃描參數以及定期設備維護有助于避免和消除設備偽影，患者的良好配合有助于改善運動偽影，修復屏蔽設施或者遠離大功率干擾源可避免或減少外源性偽影，從而提高圖像質量，輔助臨床精確診斷。

致謝

感謝飛利浦中國投資有限公司的巨榮凱、王家正、晁德寬對本研究的技術支持。