磁共振成像金屬偽影及其序列設(shè)計(jì)矯正

磁共振成像金屬偽影及其

序列設(shè)計(jì)矯正許斯協(xié)和醫(yī)院放射科目前一頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)t1_tse_cor

CompanyLogo目前二頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)壓脂序列

CompanyLogo目前三頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)目錄

一、研究背景二、金屬偽影的形成三、金屬偽影的產(chǎn)生機(jī)制四、金屬偽影矯正的方法五、小結(jié)CompanyLogo目前四頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)一、研究背景

MRI是一種新型的高科技影像學(xué)檢查方法。它無電離輻射性損傷，無骨性偽影，能多方向和多參數(shù)成像，具有高度的軟組織分辨能力，優(yōu)良的軟組織對(duì)比性能，是臨床診斷、隨訪的有力工具。但是對(duì)待有金屬植入物的患者進(jìn)行MRI檢查時(shí)，要考慮金屬植入物在圖像上的偽影問題。異常偽影信號(hào)使圖像變形，影響其觀察和診斷，這會(huì)降低圖像的診斷性能。CompanyLogo目前五頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)一、研究背景醫(yī)用金屬材料應(yīng)用廣泛（1）醫(yī)用不銹鋼:有鐵素體、奧式體和沉淀硬化型不銹鋼;奧式體不銹鋼無磁性，抗腐蝕性能好，廣泛用于人工關(guān)節(jié)，骨折內(nèi)固定器械、各種齒冠，固定支架人工心臟瓣膜等。（2）醫(yī)用鈷基合金：主要是鈷鉻鉬合金，其力學(xué)性能、耐腐蝕性能及生物相容性好，用于制造人工關(guān)節(jié)、齒科材料等。（3）醫(yī)用貴金屬：金和銀(抗磁性物質(zhì))貴金屬具有獨(dú)特的物理及化學(xué)性能，對(duì)生物組織無毒，刺激性小，多用于牙齒修復(fù)等。（4）醫(yī)用鈦及其合金鈦鋁釩等，生物相容行好。耐腐蝕性好合金密度小，具有一定的力學(xué)相容性。主要用于整形外科，骨科等。CompanyLogo目前六頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)二、金屬偽影的形成

1、物質(zhì)的磁性

物質(zhì)的磁性可以理解為物質(zhì)在外在磁場(chǎng)環(huán)境下所產(chǎn)生的與外在磁場(chǎng)相關(guān)的磁場(chǎng)特性。物質(zhì)的磁性主要分為抗磁性、順磁性、鐵磁性等。CompanyLogo目前七頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)二、金屬偽影的形成

2、磁敏感偽影

磁場(chǎng)的均勻性是磁共振(MR)成像的基本條件，磁場(chǎng)環(huán)境不穩(wěn)定都會(huì)引起磁場(chǎng)均勻性的破壞。臨床把MR成像過程中主磁場(chǎng)受磁化干擾而形成的幾何變形和信號(hào)失真的影像稱為磁敏感偽影。(magneticsusceptibilityartifactMSA)CompanyLogo目前八頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)二、金屬偽影的形成

3、金屬磁敏感偽影的表現(xiàn)

鐵磁性金屬的磁化率較大，進(jìn)入磁場(chǎng)后，使磁力線高度集中在鐵磁性金屬上，嚴(yán)重破壞了磁場(chǎng)均勻性，對(duì)成像的危害最大，其偽影的特征是信號(hào)畸變嚴(yán)重，鐵磁物體周圍組織呈大片無信號(hào)區(qū)，使周圍組織器官發(fā)生信號(hào)錯(cuò)位而變形。CompanyLogo目前九頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)三、金屬偽影的產(chǎn)生機(jī)制一般用χ表示組織的磁感應(yīng)性，用來表示單位體積物質(zhì)在外加磁場(chǎng)的環(huán)境下產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小，可用下公式表示：

B=Bo+χBo按照上面的公式，如果主磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，那么所產(chǎn)生的額外附加磁場(chǎng)強(qiáng)度就越大，同時(shí)，針對(duì)抗磁性、順磁性和鐵磁性物質(zhì)，其χ不同，也導(dǎo)致了局部所產(chǎn)生的額外附加磁場(chǎng)強(qiáng)度不同。CompanyLogo目前十頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)三、金屬偽影的產(chǎn)生機(jī)制當(dāng)存在鐵磁性等干擾磁場(chǎng)均勻性的物質(zhì)時(shí)，依據(jù)鐵磁性物質(zhì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，以及這個(gè)額外磁場(chǎng)與系統(tǒng)定位梯度相互作用的結(jié)果不同，MR圖像會(huì)相應(yīng)的發(fā)生不同的圖形變化。比如環(huán)形金屬物周圍引起的花瓣樣變形。

CompanyLogo目前十一頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)三、金屬偽影的產(chǎn)生機(jī)制MRI空間定位是依靠施加線性梯度場(chǎng)，局部的磁場(chǎng)形狀如圖，圖中線性變化的梯度場(chǎng)中每一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著空間讀出方向上的每一條線的位置。ABC點(diǎn)原子核進(jìn)動(dòng)頻率與外磁場(chǎng)成正比，經(jīng)過FT后可以按照頻率來判斷區(qū)分出不同位置的MR信號(hào)。CompanyLogo目前十二頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法1、仔細(xì)詢間病史，盡量去除受檢者體內(nèi)及體表的金屬。2、了解金屬材料的形狀、大小、成份。鐵磁性材料的磁化率很高，產(chǎn)生的偽影也大，鈦合金屬于順磁性物質(zhì)，偽影較鐵磁性物質(zhì)輕，但也影響圖像質(zhì)量。CompanyLogo目前十三頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法

3、盡量選擇在低場(chǎng)上做檢查金屬物體進(jìn)入MRI系統(tǒng)主磁場(chǎng)后，磁力線高度集中在物體上，在物體周圍產(chǎn)生一個(gè)附加強(qiáng)磁場(chǎng)，干擾主磁場(chǎng)的均衡性。t1_tse_cor

1.5T3.0TCompanyLogo目前十四頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法

3、盡量選擇在低場(chǎng)上做檢查

隨著主磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，金屬物體產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)強(qiáng)度也隨之增大，鐵磁性物體對(duì)主磁場(chǎng)局部均衡性的破壞隨著主磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大而增大，形成更大范圍的偽影。

B=Bo+χBoCompanyLogo目前十五頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法4、縮短TE時(shí)間

TE是影響圖像質(zhì)量的關(guān)鍵因素，偽影隨TE延長(zhǎng)而加重，這在GRE序列表現(xiàn)更明顯。TE:2.7TE:5.3CompanyLogo目前十六頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法4、縮短TE時(shí)間在GRE序列中，主磁場(chǎng)不均勻造成的T2STAR衰減，自由水分子因彌散(布朗運(yùn)動(dòng))造成的失相位，隨著TE延長(zhǎng)，彌散效應(yīng)越明顯，偽影也越重。應(yīng)選擇短回波時(shí)間(TE)CompanyLogo目前十七頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法5、FSE、SE序列優(yōu)于GRE序列FSE,SE序列帶有180度相位重聚脈沖，對(duì)主磁場(chǎng)不均勻造成的質(zhì)子失相位效應(yīng)(T2STAR衰減)抑制效果好。

t1_tse_corfl2d_cor_fsCompanyLogo目前十八頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法5、FSE、SE序列優(yōu)于GRE序列

FSE序列采用多重180度重聚脈沖，可以在一個(gè)重復(fù)時(shí)間內(nèi)獲得多個(gè)信息(K空間數(shù)據(jù))，比一般的自旋回波成更快間隔的自旋回聚，從而減少散射相關(guān)的信號(hào)丟失。

同一場(chǎng)強(qiáng)下GRE產(chǎn)生偽影比FSE序列偽影較小，原因是:GRE對(duì)金屬極其敏感，體素內(nèi)失相位是GRE圖像信號(hào)丟失的主要原因，它沒有運(yùn)用180°聚相位脈沖，對(duì)于磁場(chǎng)不均勻帶來的相位離散特別敏感。除外磁場(chǎng)不均帶來的相位離散。CompanyLogo目前十九頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法6、STIR序列優(yōu)于FS反轉(zhuǎn)恢復(fù)抑制STIR序列對(duì)磁場(chǎng)的依賴性較小，圖像偽影較小，但檢查時(shí)間長(zhǎng)，圖像信噪比低。

t1_tse_sag_fst2_tse_sag_stirCompanyLogo目前二十頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法

FS的抑制是MRI成像中用特定頻率選擇梯度脈沖消除脂肪組織有關(guān)的信號(hào)，最終的信號(hào)幾乎不含脂肪組織來源。頻率選擇脂肪飽和的均勻性需要均勻一致的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

STIR脂肪抑制磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)的均勻度要求較低，在高低場(chǎng)強(qiáng)均可用，它是一種反轉(zhuǎn)恢復(fù)抑制序列，其對(duì)脂肪信號(hào)的抑制不是根據(jù)化學(xué)位移，而是基于弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短。CompanyLogo目前二十一頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法

7、選擇正確的相位編碼方向

因偽影在成像平面內(nèi)傾向于沿頻率編碼方向分布，可以改變頻率編碼與相位編碼的方向，可以使偽影避開需要觀察的組織。CompanyLogo目前二十二頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法

8、用增加帶寬的方式掃描

增加帶寬后，金屬體偽影導(dǎo)致的鄰近區(qū)域信號(hào)缺失、畸變，較常規(guī)掃描成像有明顯改善。t1_tse_sagBandwidth:161t1_tse_sagBandwidth:318CompanyLogo目前二十三頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法

注釋：于曉君,侯仲軍,利晞.以增加帶寬的方式來抑制磁共振金屬偽影[J].實(shí)用醫(yī)技雜志2007（21）CompanyLogo目前二十四頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法8、用增加帶寬的方式掃描

運(yùn)用增加帶寬來抑制金屬偽影的原理是:當(dāng)增加頻率編碼的帶寬時(shí)，也就是每個(gè)像素的共振頻率范圍增大，從而降低了頻率編碼方向上由于頻率改變所致錯(cuò)誤編碼的幅度，進(jìn)而降低圖像的畸變。缺點(diǎn)：圖像信噪比下降

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在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)頭部有固定金屬植入體的患者，以及腰椎檢查、定位片發(fā)現(xiàn)節(jié)育環(huán)金屬偽影嚴(yán)重時(shí)，可先采用常規(guī)掃描方式，當(dāng)偽影對(duì)檢查部位造成嚴(yán)重干擾，影響診斷時(shí)，再輔以增加帶寬方式掃描。這樣增加帶寬技術(shù)與常規(guī)掃描相結(jié)合，可以盡可能減少偽影干擾。CompanyLogo目前二十六頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法T2_propellerT2_fse9、Propeller序列優(yōu)于常規(guī)FSE序列CompanyLogo目前二十七頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法

9、Propeller序列優(yōu)于常規(guī)FSE序列

傳統(tǒng)快速自旋回波脈沖序列中，K空間是在采集一次回波后充填K空間，由上往下逐行填滿，每個(gè)TR，一個(gè)快速回波鏈采集一次激發(fā)的所有相位編碼行，重復(fù)激發(fā)直至K空間填滿，只有一次激發(fā)覆蓋K空間中心。

而Propeller技術(shù)的圖像數(shù)據(jù)采集方式是一種獨(dú)特的K空間填充模式。這種填充模式以輻射狀的“葉片”用旋轉(zhuǎn)的方式采集數(shù)據(jù)。槳葉在K空間增加角度時(shí)有效旋轉(zhuǎn)，K空間的中心被重復(fù)采集，直到整個(gè)圖像采集完成。

CompanyLogo目前二十八頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編于十二點(diǎn)四、金屬偽影矯正的方法所有K空間數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、相位校正、旋轉(zhuǎn)校正、平移校正、權(quán)重計(jì)算和異常點(diǎn)剔除，然后通過傅立葉變換進(jìn)行圖像重建。在合成圖像時(shí)，剔除運(yùn)動(dòng)幅度大且具有較低權(quán)重的失真數(shù)據(jù)，從而消除了磁敏感偽影。CompanyLogo目前二十九頁(yè)\總數(shù)三十一頁(yè)\編