磁共振成像金屬偽影及其序列設(shè)計(jì)矯正

1、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,www.themegallery.com,Company Logo,t1_tse_cor,,,www.themegallery.com,Company Logo,壓脂序列,,,www.themegallery.com,Company Logo,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),www.themegalle

2、ry.com,Company Logo,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(wú)電離輻射性損傷，無(wú)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(wèn)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。,www.themegallery.com,Compan

3、y Logo,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(wú)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(wú)毒，刺激性小，多用于牙齒修復(fù)等。

4、（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。,www.themegallery.com,Company Logo,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。,www.themegallery.com,Company Logo,二

5、、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(guò)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。 ( magnetic susceptibility artifact MSA ),www.themegallery.com,Company Logo,二、金屬偽影的形成,3、金屬磁敏感偽影的表現(xiàn)

6、 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(wú)信號(hào)區(qū)，使周圍組織器官發(fā)生信號(hào)錯(cuò)位而變形。,www.themegallery.com,Company Logo,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(lái)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，

7、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。,www.themegallery.com,Company Logo,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

8、形。,www.themegallery.com,Company Logo,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(guò)FT后可以按照頻率來(lái)判斷區(qū)分出不同位置的MR信號(hào)。,www.themegallery.com,Company Logo,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

9、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。,www.themegallery.com,Company Logo,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,1.5 T

10、 3.0 T,www.themegallery.com,Company Logo,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+χBo,www.themegallery.co

11、m,Company Logo,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 : 2.7 TE : 5.3,www.themegallery.com,Company Logo,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))

12、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 ),www.themegallery.com,Company Logo,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_cor,fl2d_cor_fs,www.themegallery.com,

13、Company Logo,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

14、場(chǎng)不均勻帶來(lái)的相位離散特別敏感。除外磁場(chǎng)不均帶來(lái)的相位離散。,www.themegallery.com,Company Logo,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_fs,t2_tse_sag_stir,www.themegallery.com,Company Logo,四、金屬偽影矯正的方法,FS的

15、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(lái)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。,www.themegallery.com,Company Logo,四、金屬偽影矯正的方法,7、選擇正確的相位編碼

16、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。,www.themegallery.com,Company Logo,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_sag Bandwidth:161,t1_tse_sag Bandwidth:318,

17、www.themegallery.com,Company Logo,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(lái)抑制磁共振金屬偽影[J].實(shí)用醫(yī)技雜志2007（21）,www.themegallery.com,Company Logo,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(lái)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

18、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,www.themegallery.com,Company Logo,四、金屬偽影矯正的方法,,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。,www

19、.themegallery.com,Company Logo,四、金屬偽影矯正的方法,T2_propeller T2_fse,9、Propeller序列優(yōu)于常規(guī)FSE序列,www.themegallery.com,Company Logo,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)

20、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。,www.themegallery.com,Company Logo,四、金屬偽影矯正的方法,所有K空間數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集、

21、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(guò)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。,www.themegallery.com,Company Logo,五、小結(jié),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。3、盡量選擇在低場(chǎng)上做檢查4、縮短TE時(shí)間5、FSE、SE序列優(yōu)于GRE序列6、S