磁共振成像金屬偽影及其序列設計矯正

1、磁共振成像金屬偽影及其序列設計矯正,許斯協和醫(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、金屬偽影的產生機制四、金屬偽影矯正的方法 五、小結,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，能多方向和多參數成像，具有高度的軟組織分辨能力，優(yōu)良的軟組織對比性能，是臨床診斷、隨訪的有力工具。 但是對待有金屬植入物的患者進行MRI檢查時，要考慮金屬植入物在圖像上的偽影問題。異常偽影信號使圖像變形，影響其觀察和診斷，這會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，廣泛用于人工關節(jié)，骨折內固定器械、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，其力學性能、耐腐蝕性能及生物相容性好，用于制造人工關節(jié)、齒科材料等。 （3）醫(yī)用貴金屬：金和銀(抗磁性物質)貴金屬具有獨特的物理及化學性能，對生物組織無毒，刺激性小，多用于牙齒修復等。

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、物質的磁性 物質的磁性可以理解為物質在外在磁場環(huán)境下所產生的與外在磁場相關的磁場特性。 物質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 磁場的均勻性是磁共振(MR)成像的基本條件，磁場環(huán)境不穩(wěn)定都會引起磁場均勻性的破壞。臨床把MR成像過程中主磁場受磁化干擾而形成的幾何變形和信號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

6、 鐵磁性金屬的磁化率較大，進入磁場后，使磁力線高度集中在鐵磁性金屬上，嚴重破壞了磁場均勻性，對成像的危害最大，其偽影的特征是信號畸變嚴重，鐵磁物體周圍組織呈大片無信號區(qū)，使周圍組織器官發(fā)生信號錯位而變形。,www.themegallery.com,Company Logo,三、金屬偽影的產生機制,一般用χ表示組織的磁感應性，用來表示單位體積物質在外加磁場的環(huán)境下產生的磁場大小，可用下公式表示： B=Bo+χBo 按照上面的公式，

7、如果主磁場強度越大，那么所產生的額 外附加磁場強度就越大，同時，針對抗磁性、順磁性和鐵磁性物質，其χ不同，也導致了局部所產生的額外附加磁場強度不同。,www.themegallery.com,Company Logo,三、金屬偽影的產生機制,當存在鐵磁性等干擾磁場均勻性的物質時，依據鐵磁性物質所產生的磁場，以及這個額外磁場與系統定位梯度相互作用的結果不同，MR圖像會相應的發(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、金屬偽影的產生機制,MRI空間定位是依靠施加線性梯度場，局部的磁場形狀如圖，圖中線性變化的梯度場中每一點都對應著空間讀出方向上的每一條線的位置。ABC點原子核進動頻率與外磁場成正比，經過FT后可以按照頻率來判斷區(qū)分出不同位置的MR信號。,www.themegallery.com,Company Logo,四、金屬偽影矯正的方法,1、仔細詢間病史，盡量去除受檢者

9、體內及體表的金屬。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，產生的偽影也大，鈦合金屬于順磁性物質，偽影較鐵磁性物質輕，但也影響圖像質量。,www.themegallery.com,Company Logo,四、金屬偽影矯正的方法,3、盡量選擇在低場上做檢查 金屬物體進入MRI系統主磁場后，磁力線高度集中在物體上，在物體周圍產生一個附加強磁場，干擾主磁場的均衡性。 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、盡量選擇在低場上做檢查 隨著主磁場強度的增大，金屬物體產生的附加磁場強度也隨之增大，鐵磁性物體對主磁場局部均衡性的破壞隨著主磁場強度的增大而增大，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時間 TE是影響圖像質量的關鍵因素，偽影隨TE延長而加重，這在GRE序列表現更明顯。,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時間 在GRE序列中，主磁場不均勻造成的T2STAR衰減，自由水分子因彌散(布朗運動)

12、造成的失相位，隨著TE延長，彌散效應越明顯，偽影也越重。 應選擇短回波時間( 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，對主磁場不均勻造成的質子失相位效應(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，可以在一個重復時間內獲得多個信息(K空間數據)，比一般的自旋回波成更快間隔的自旋回聚，從而減少散射相關的信號丟失。 同一場強下GRE產生偽影比FSE序列偽影較小，原因是:GRE對金屬極其敏感，體素內失相位是GRE圖像信號丟失的主要原因，它沒有運用180°聚相位脈沖，對于磁

14、場不均勻帶來的相位離散特別敏感。除外磁場不均帶來的相位離散。,www.themegallery.com,Company Logo,四、金屬偽影矯正的方法,6、STIR序列優(yōu)于FS 反轉恢復抑制STIR序列對磁場的依賴性較小，圖像偽影較小，但檢查時間長，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的信號，最終的信號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強度。 STIR脂肪抑制磁場對磁場的均勻度要求較低，在高低場強均可用，它是一種反轉恢復抑制序列，其對脂肪信號的抑制不是根據化學位移，而是基于弛豫時間的長短。,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，金屬體偽影導致的鄰近區(qū)域信號缺失、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抑制磁共振金屬偽影[J].實用醫(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 運用增加帶寬來抑制金屬偽影的原理是:當增加頻率編碼的帶寬時，也就是每個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誤編碼的幅度，進而降低圖像的畸變。 缺點：圖像信噪比下降,www.themegallery.com,Company Logo,四、金屬偽影矯正的方法,,在實際應用中，對頭部有固定金屬植入體的患者，以及腰椎檢查、定位片發(fā)現節(jié)育環(huán)金屬偽影嚴重時，可先采用常規(guī)掃描方式，當偽影對檢查部位造成嚴重干擾，影響診斷時，再輔以增加帶寬方式掃描。 這樣增加帶寬技術與常規(guī)掃描相結合，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TR，一個

20、快速回波鏈采集一次激發(fā)的所有相位編碼行，重復激發(fā)直至K空間填滿，只有一次激發(fā)覆蓋K空間中心。 而Propeller技術的圖像數據采集方式是一種獨特的K空間填充模式。這種填充模式以輻射狀的“葉片”用旋轉的方式采集數據。槳葉在K空間增加角度時有效旋轉，K空間的中心被重復采集，直到整個圖像采集完成。,www.themegallery.com,Company Logo,四、金屬偽影矯正的方法,所有K空間數據要經過數據采集、

21、相位校正、旋轉校正、平移校正、權重計算和異常點剔除，然后通過傅立葉變換進行圖像重建。在合成圖像時，剔除運動幅度大且具有較低權重的失真數據，從而消除了磁敏感偽影。,www.themegallery.com,Company Logo,五、小結,金屬偽影矯正的方法 1、仔細詢間病史，盡量去除受檢者體內及體表的金屬。2、了解金屬材料的形狀、大小、成份。3、盡量選擇在低場上做檢查4、縮短TE時間5、FSE、SE序列優(yōu)于GRE序列6、S