磁共振设备常见伪影分析及解决方法作者:侯耀芳来源:《商品与质量· 学术观察》2014 年第 03 期摘要:磁共振设备扫描图像经常会产生各种各样的伪影,这些伪影严重影响磁共振图像的质量,干扰临床诊断的准确进行｡本文对磁共振成像中常见的各种伪影形成原因及抑制方法进行阐述｡希望为磁共振设备操作及维护维修人员提供一些思路来尽快找出伪影产生的原因并找到解决方法,为医院的医学观测及临床诊断提供质量可靠的设备保障｡关键词:磁共振;伪影;环境干扰;补偿方法前言磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是利用核磁共振原理,根据人体内的氢原子核在叠加了梯度场的磁场中的不同位置产生共振后所释放的能量信号频率不同,通过二维傅立叶逆变换重建得到图像的成像技术｡在磁共振成像信号采集以及图像重建的过程中,由于各种因素的干扰影响,使得多种伪影出现在磁共振检查图像上,这些伪影会严重影响诊断图像的质量,造成误诊甚至引起医疗事故｡因此准确的判断伪影的种类,快速的找到解决的办法,保证磁共振图像的质量在现实的工作中具有重要的意义｡在磁共振设备使用过程当中,引起伪影的因素很多,大体可以归为由于患者主客观原因引起的伪影､由于设备的软硬件原因引起的伪影以及由于外界的环境干扰因素引起的伪影这几类｡本文将从这几个方面入手,对不同伪影产生的原因及解决方法进行阐述｡1.被试的主客观因素引起的伪影1.1 运动伪影及其抑制方法运动伪影是由人体无规则或者无意识的运动引起的,主要包括人体器官的周期性运动和非周期性生理移动等因素,由于在MRI成像过程中相位编码与采样存在一段时间间隔,因此运动会使信号的定位产生误差,从而导致叠加的信号在傅立叶变换时发生数据的空间错位,在相位编码方向上产生间断的条纹或半弧形阴影;运动组织的高强度信号重叠,也会使得相位编码方向连续边缘不清晰,产生运动伪影｡含运动伪影的图像较模糊､组织结构不清晰,给医学诊断带来困难｡了解运动伪影产生的原因之后,对于不同的伪影我们就可以找出不同的解决方法｡例如对于由于患者的一些随机的无规则地运动,通常我们可以使病人保持镇静,使用辅助部件帮助固定扫描部位,减少扫描时间或者通过门控技术来尽量消除此类伪影｡而对于周期性的运动伪影,则可以通过使用空间预饱和技术,改变相位编码方向或使用流动补偿等技术手段来减轻运动伪影对图像质量的影响,使扫描图像质量能够满足临床诊断的需要｡1.2磁化率伪影磁化率伪影是由于不同的磁化组织界面将产生局部磁场梯度,在此界面上或没有或产生很小的信号｡多数情况下,由于组织与空气之间界面的磁化率与局部磁场梯度相差很大,引起表面组织信息丢失,产生磁化率伪影｡比较极端的例子就是金属伪影｡为了减少磁化率伪影的影响经常采用在自旋回波序列中加入重聚作用的180o 脉冲补偿丢失信号,减少回波时间和改变带宽来消除磁化率伪影｡组织界面出现的磁化率伪影对图像质量的影响不是很大,但金属异物导致的图像扭曲､变形和信号丢失对图像的质量影响非常大,要想消除金属异物伪影,办法只能是尽量将金属异物取出｡1.3化学位移伪影化学位移伪影是指由于分子所在的化学环境不同而引起的共振频率偏移所导致的影像失真｡化学位移伪影可分为两大类,一是频率编码方向的空间错位使脂肪和组织交界处出现的一条形亮带或条形暗带,也可两者兼而有之,这是由于脂肪质子和水质子共振频率的不同在频率编码方向的反映,其主要发生在高场强的条件下;二是脂肪和组织边界仅呈现一条黑线,这种伪影能出现在任何场强的情况下,但是它只出现在梯度回波序列图像中｡在实际应用当中可以采用加大读出梯度的方法或使用各种脂肪抑制技术来消除化学位移伪影的影响｡2.磁共振设备软件或硬件因素引起的伪影2.1卷褶伪影卷褶伪影是由于被检测的对象一部分在扫描视野之外,但又在接收线圈接收范围之内引起的,在相位编码方向或读出方向上,相位移动超出相位周期,扫描视野外的信号频率高于扫描视野内的信号频率,导致扫描视野外的部分影像重叠在视野内的图像之上,从而产生的伪影｡对于出现在相位编码方向的卷褶伪影可以通过增加FOV的方法来解决,而对于出现在频率编码方向上的卷褶伪影可以通过设置信号采集时频率编码方向的过采样来解决｡2.2部分容积伪影在磁共振的实际扫描应用中,由于受层面选择射频脉冲的带宽和信噪比的限制,层厚方向的分辨率总是低于层面方向,组织层面的增厚会导致图像沿投影方向的退化,这种由层厚所致的图像模糊现象叫做部分容积效应｡为减少部分容积伪影对磁共振图像的影响,可以选择薄层面来进行扫描｡2.3层面交叉伪影和层间重叠伪影层面交叉伪影和层间重叠伪影这两种伪影都是由于在扫描患者的过程中选层定位的不当造成的,前者是由于在多层面多角度成像扫描中所选层面互相交叉而在图像中造成的信号丢失带,后者则是由于选层时层间距太小而导致的层面失真｡层面交叉伪影一般不影响图像的诊断故可以不作处理,对于第二种伪影可以采用增大层间距或使用隔层扫描技术来消除｡2.4截断伪影截断伪影是由于在图像重建过程中,小矩阵采集不能还原信号中的高频分量,而高频分量的丢失相当于对信号的截断｡在图像上表现为组织界面的环形黑白条纹｡截断伪影可以通过扩大扫描矩阵来控制截断伪影｡2.5 梯度场涡流伪影梯度场涡流伪影是由于梯度场的快速开关在梯度线圈周围结构中感应出的涡流导致时变的磁场或梯度场叠加在主场上而使梯度场的线性变差引起的影像畸变｡通常可以通过在系统中设置与梯度涡流相反的补充电流来抵消涡流,从而消除或减轻梯度场涡流产生的伪影｡2.6网纹伪影网纹伪影是指出现在整个图像中的､类似于织物条纹或网纹的干扰信号｡网纹伪影的图像表现多种多样,其纹路既有平行的,还有环形的或网状的;纹线有稀有密､方向任意且贯穿整个图像;有时出现在个别单幅图像上有时出现在整组图像上｡产生这种伪影很大原因可能是设备电路元件焊接不良､部件之间的连接松动或数模转换器性能下降等原因引起的｡2.7莫尔纹伪影莫尔纹伪影是由于在磁共振系统使用过程中随着时间的推移,磁场的均匀性的下降,在FOV的两端的质子将积累出不同的附加相位,而使得在梯度回波序列图像的外周表现出多条黑白相间､宽度不一的旋转式伪影信号带｡为避免莫尔纹伪影的出现,需要定期检测磁场的均匀性,在均匀性不好的情况下及时进行匀场以保证图像质量的正常｡3.由外界环境干扰引起的伪影在MRI成像当中,典型的来自外界的环境干扰有三种,第一种是交流干扰伪影,第二种为直流干扰伪影,第三种为射频干扰伪影｡3.1交流干扰伪影交流干扰伪影一般是由于在磁共振设备使用的空间中存在较强的交流电场导致梯度场畸变而引起的在相位编码方向上出现类似于运动伪影的伪影,交流干扰伪影在T2像上表现明显, 并且随着TR值的改变伪影也周期性移动,其周期为引起干扰的交流电场的频率｡在实际使用磁共振系统的现场环境中,能够引起空间交流电场的情况可能是在磁共振设备周围的主供电电源线或金属管道,由于空间一点的交流电场的强度与电源线的距离的平方成正比,现实工作中经常采用将主电源供电线路或金属管道移开一定距离来降低或消除交流干扰伪影｡另外如果对个别的场地无法确定或移除干扰源的情况,可以通过增加屏蔽房的厚度的方法来降低磁体间内的交变电场的强度以达到消除交流干扰的目的｡3.2 直流干扰伪影直流干扰伪影产生的原因与交流干扰类似,也是在磁共振设备使用的空间中存在较强的直流电场引起的｡在实际情况中直流干扰是由于磁共振设备场地的周围存在有轨电车或地铁等其他大型的用电设备引起的｡直流干扰伪影主要表现在梯度回波序列的图像上｡与交流干扰不同,直流干扰不能通过增加屏蔽房的厚度来消除干扰,一旦有直流干扰发生,只能通过安装特殊的补偿线圈来消除直流干扰引起的伪影｡3.3 射频干扰伪影射频干扰伪影是指射频干扰信号进入MRI系统的接收器后出现在图像中的离散噪声线｡由于其信号忽强忽弱,其图像表现为拉链状,因而又称拉链伪影｡这种伪影仅在相位编码方向出现｡正常情况下空间的射频干扰很难进入到屏蔽间内,如果发现射频干扰需要检查屏蔽室是否发生泄漏,使外界射频干扰进入到磁体间内而影响设备的正常工作｡4.结束语随着社会的不断发展,国家对医疗行业的普遍重视,为人民群众提供可靠的医疗环境显得尤为重要｡磁共振成像作为逐渐普及的临床诊断方法其应用也越来越广泛｡如何保证磁共振设备的可靠运行,使临床使用的磁共振图像质量满足诊断需要就变得越来越重要｡本文介绍的一些在磁共振使用当中遇到的伪影,希望对设备操作人员和维修保养人员有所帮助,使磁共振设备能够为临床诊断提供质量可靠的医学图像｡参考文献 [1] 赵喜平. 磁共振成像系统的原理及其应用[M]. 北京: 科学出版社,2004. 977-1014 [2] 康立丽,林意群.MRI 原理技术与质量保证[M]. 北京: 科学技术出版社, 2008 [3] 中华人民共和国卫生行业标准, 医用磁共振成像设备影像质量检测与评价规范[S]. 中华人民共和国卫生部, 2006. 1-12 [4] John N. Morelli, Val M. Runge. An Image-based Approach to Understanding the Physics of MR Artifacts[J]. RadioGraphics, 2011, 31: 849-866 [5] 赵海涛, 陆军, 魏光全等. 超导磁共振成像系统场地设计浅析[J]. 医疗卫生装备, 2008, 29(9): 110。
