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探析MR成像中偽影成因及解決策略

時間:2023-03-18 23:07:45 藥學(xué)畢業(yè)論文 我要投稿
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探析MR成像中偽影成因及解決策略

摘要: 目的:為了改善圖像的質(zhì)量,減少和消除偽影。方法:總結(jié)12年中50000例MR掃描病例,把有偽影的病人資料歸納分類,進行偽影分析。結(jié)果:MR偽影可分為圖像處理偽影、病人相關(guān)偽影、射頻相關(guān)偽影、外磁場偽影、磁化率偽影、梯度相關(guān)偽影、數(shù)據(jù)錯誤及流動相關(guān)偽影等8種。結(jié)論:總結(jié)出的8種偽影及消除辦法對提高診斷質(zhì)量有重要意義。

關(guān)鍵詞: MR成像;偽影;影像學(xué)

  在MR成像中,有很多不同的偽影來源,我們通過12年內(nèi)50000例病人的掃描,把有偽影的病人資料進行歸納總結(jié),整理出圖影處理偽影、病人相關(guān)偽影、射頻相關(guān)偽影、主磁場偽影、磁化率偽影、梯度相關(guān)偽影、數(shù)據(jù)錯誤及流動相關(guān)偽影[1-3] 8大類別,現(xiàn)分述如下。

  1 圖像處理偽影

  1.1 混疊偽影 由尼奎斯特定律得知,在每個射頻回波周期的采樣次數(shù)不能少于2次,采樣間隔時間不能過長,否則造成方波的重疊或混疊,從而產(chǎn)生混疊偽影[2、4] 。在自旋回波成像中,如FOV僅能包括腹部的一部分,而近兩肩部無法包括,則會出現(xiàn)此區(qū)域的圖像混疊到FOV內(nèi)身體部去,從而產(chǎn)生偽影。原因在于GX,在視野的左邊,產(chǎn)生f max ,在右肩部產(chǎn)生-f max 。此是尼奎斯特頻率,任何該梯度產(chǎn)生的超出此范圍的頻率,都不能被正確采集。在視野邊緣,梯度沒有停止,F(xiàn)OV以外仍有磁場,從而產(chǎn)生大于f max 的頻率,計算機無法識別這些頻率,被誤認為在帶寬內(nèi)的頻率。較高的頻率會被識別為所選擇帶寬內(nèi)較低的頻率[4、5] 。消除:①表面線圈:最簡單的辦法就是設(shè)法使我們不能獲得視野以外的任何信號;②增大視野:如果將視野加倍使其包括整個身體范圍,就可消除混疊,使用較小的梯度磁場。最大和最小頻率之間范圍覆蓋很大的區(qū)域。為保持空間分辨力,矩陣加倍,使用更小的梯度GX;③過采樣:包括頻率和相位過采樣。頻率過采樣中,消除在頻率編碼方向上的采樣不足所造成的混疊,也可在相位編碼方向上,通過增加相位編碼梯度的數(shù)量而實現(xiàn)。相位過采樣中,我們可加倍FOV以避免混疊;④飽和脈沖:飽和視野以外的組織,線圈在接受信號時,幾乎接受不到視野以外組織的信號;⑤3D成像:在三維成像的層面選擇方向上出現(xiàn)此偽影,需放棄開始和最后的幾個層面[5] 。

  1.2 化學(xué)位移偽影 不同分子中的氫質(zhì)子以不同的頻率進動而產(chǎn)生化學(xué)位移偽影。水中質(zhì)子的進動要快于脂肪中質(zhì)子的進動,差異僅有3.5ppm,在1.5T磁場中,二者頻率差異為220Hz,在0.5T的磁場中頻率差異為73Hz,可看出,如用較低的磁場,化學(xué)位移會較輕。強磁場、窄帶寬及較小的像素會加重化學(xué)位移偽影。處理方法:(1)使用脂肪抑制去除脂肪信號,如沒有來自于脂肪的信號,將不會有化學(xué)位移;(2)視野不變而降低N X 而使像素大小增加,可減少化學(xué)位移偽影,但降低了空間分辨力;(3)增大帶寬可以減少化學(xué)位移偽影,但也降低了信噪比;(4)降低磁場強度可減少化學(xué)位移偽影,對目前磁場越來越強,不太實際;(5)改變相位編碼與頻率編碼方向,僅是改變化學(xué)位移的方向,可區(qū)別是偽影還是組織結(jié)構(gòu);(6)使用長的TE,使脂肪信號產(chǎn)生更多的失相位,來降低脂肪的信號,減少化學(xué)位移偽影[4] 。

  1.3 第二種類型的化學(xué)位移偽影 出現(xiàn)于梯度回波技術(shù)中,氫質(zhì)子在水中的進動比較快,小段時間后,會 在脂肪前面360°的相位。這樣會在不同的TE時間點脂肪和水的自旋處于相同的相位,或處于反相位。在1.5T磁場中,每1.220=0.0045s=4.5ms,它們會同相1次,在4.5.2=2.25ms會反相1次,即TE是2.25ms的奇數(shù)倍,二者處于反相位,偶數(shù)倍則處于同相位,此現(xiàn)象被稱為第二種類型的化學(xué)位移效應(yīng)。解決對策:(1)選擇恰當(dāng)?shù)腡E,使脂肪和水內(nèi)的質(zhì)子的自旋位于同相位;(2)交換相位和頻率編碼方向,使偽影變換方向來區(qū)別偽影和組織;(3)增大帶寬,會降低信噪比;(4)使用脂肪抑制方法,抑制脂肪信號,減弱圖像偽影[4] 。

  1.4 截斷位影 出現(xiàn)在高對比界面,產(chǎn)生的原因是由有限的采樣次數(shù)和采樣時間,不能準(zhǔn)確地描述階梯狀的信號強度變化。這個偽影主要見于相位編碼方向,因為相位編碼比頻率編碼方向具有更少的像素和更低的空間分辨力。解決方法:(1)增加采樣時間,進而減低帶寬,以減小波紋;(2)降低像素大小,減少象素間的不連續(xù)性,減少尾波震蕩,通過增加相位編碼數(shù)或減少視野來實現(xiàn)[2] 。

  1.5 部分容積偽影 由于層厚較大,使得三維體積內(nèi)的物體在二維圖像平面上顯示,降低了空間分辨力,可降低層厚來消除。
  2 病人相關(guān)偽影

  2.1 運動偽影 由于病人自主或不自主運動或者血管的博動性流動而造成的。僅在相位編碼上得到運動偽影,因為沿任何梯度方向上的運動都會造成異常相位的累計,導(dǎo)致信號在相位編碼方向上的錯誤繪制,再有在頻率編碼方向?qū)π盘柕牟蓸用黠@快于相位編碼方向上對信號的采樣[3] 。分為:(1)周期性運動偽影:①使用空間預(yù)飽和脈沖,使流動的質(zhì)子得到飽和而減少偽影;②通過增加TR、NY或NEX,相當(dāng)于增加了掃描時間,來判斷偽影之間的間隔,減少圖像中偽影的個數(shù);③交換相位和頻率編碼方向;僅改變偽影的方向,能鑒別病變與偽影;④使用心電門控或者使用流動補償[3] 。(2)隨機運動偽影:采用措施:①在檢查前,強烈要求病人配合,保持鎮(zhèn)靜,或者打安定止痛,確保身體的穩(wěn)定;②呼吸補償,減少呼吸運動產(chǎn)生的運動偽影;③在腹部使用胰高血糖素來減輕由于腸管蠕動造成的偽影;④使用更快速的掃描序列,如FSE、GRE和EPI序列,減少掃描時間[5] 。(3)腦脊液流動效應(yīng)偽影:采用措施:①要確定“病變”是否可見于所有的脈沖序列,偽影往往僅能在一種序列圖像中出現(xiàn);②使用心電門控或者流動補償[2] 。

  2.2 魔角偽影 在關(guān)節(jié)成像中,如果肌腱相對于主磁場的方向為一特定的角度,即θ=55°時,那么肌腱將在T1和質(zhì)子密度加權(quán)像中表現(xiàn)為高信號,但在T 2 加權(quán)像上表現(xiàn)正常。此人為因素造成的信號強度升高,可能會與病理情況相混淆。
  3 射頻相關(guān)偽影

  3.1 層面交叉?zhèn)斡?來源于射頻脈沖的付立葉變換實際上不是精確的直角,而是有側(cè)峰。為了減少和消除層面交叉?zhèn)斡,可采?①在相鄰的層面之間插入一定的間隔,可以減少層面交叉的程度;②采用隔行掃描,使兩次采集之間具有100%的間隔;③可以延長射頻脈沖,使脈沖的形態(tài)更接近矩形;④連續(xù)層面[3] 。
3.2 射頻拉鏈偽影 此類偽影是一種中心性偽影,它的

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