口腔金屬材料對磁共振成像的影響

曾豪　李文晉

【摘要】 磁共振成像（MRI）技術(shù)是目前影像科常用的診斷方法，主要用于顱腦和頭頸部疾病的診斷?？谇豢菩迯?fù)用的金屬及合金材料種類繁多，其中一些材料在MRI圖像中會(huì)產(chǎn)生偽影，造成信號(hào)強(qiáng)度減弱或圖像變形或無信號(hào)區(qū)，干擾正常的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和病理組織形態(tài)，影響臨床診斷。本文就常用的口腔金屬材料與磁共振成像的關(guān)系進(jìn)行綜述，以供臨床使用。

【關(guān)鍵詞】 金屬材料； 磁共振成像； 偽影

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2014.06.061

磁共振成像對軟組織的解剖結(jié)構(gòu)和形態(tài)以及有關(guān)的病理改變有較強(qiáng)的分辨能力，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于臨床，是目前診斷顱腦和頭頸部疾病最有效的影像學(xué)診斷方法。金屬材料在口腔科應(yīng)用也已非常普遍。很多學(xué)者就兩者之間的關(guān)系已進(jìn)行了相關(guān)的研究，本文作一簡單綜述。

1 磁共振成像

1.1 磁共振成像基本原理 磁共振掃描儀是目前影像科應(yīng)用十分廣泛的設(shè)備。在外加磁場的作用下，人體的生物氫質(zhì)子群發(fā)生某種變化，使這種變化產(chǎn)生相應(yīng)的電流，再將其放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理獲得特定的圖像即為磁共振成像[1]。

磁共振成像具有高對比度、高分辨力、任意斷層掃描等優(yōu)點(diǎn)，它可以做橫斷面、矢狀面以及冠狀面等多方位的斷面掃描，具有很高的組織對比度和很強(qiáng)的分辨力。磁共振圖像不僅可以反映解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和形態(tài)的改變，還可以提供有關(guān)機(jī)體代謝、器官功能等方面的信息[1]。對于口腔科而言，磁共振成像對于腫瘤、創(chuàng)傷、先天畸形以及顳下頜關(guān)節(jié)疾病等有重要的診斷價(jià)值，它可以提供直觀詳細(xì)的軟硬組織的圖像[2-3]。

1.2 偽影的定義 偽影是指發(fā)生的失真影像，產(chǎn)生與實(shí)際解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和形態(tài)不相符的異常信號(hào)，主要表現(xiàn)為圖像變形、重疊、缺失、模糊。根據(jù)偽影產(chǎn)生的原因可以將MRI偽影大致分為四組：第一組是固有偽影，為源于磁共振本身的偽影；第二組是運(yùn)動(dòng)偽影，其發(fā)生是由于患者移動(dòng)和血流變化；第三組是化學(xué)和物理偽影，主要是由于金屬材料的磁化率較大所形成；第四組是設(shè)備發(fā)生錯(cuò)誤產(chǎn)生的偽影[4]。

2 口腔科常用的金屬材料

口腔科金屬材料具有良好的物理、機(jī)械與生物性能，目前已普遍應(yīng)用于牙體牙列缺損的修復(fù)，嵌體的制作，頜面外科骨折固定的鈦板，種植體，口腔醫(yī)療設(shè)備等的制作[5]。口腔科常用的金屬材料大致有4類：（1）牙體牙髓科材料，其中應(yīng)用最普遍的是銀汞合金，其應(yīng)用于臨床的時(shí)間也最久。（2）修復(fù)科材料，常用的金屬材料包括貴金屬材料和非貴金屬材料，貴金屬材料主要有金鈀合金、金合金、銀鈀合金等；非貴金屬材料主要有鎳鉻合金、鈷鉻合金、鈦合金、純鈦等[6]。（3）頜面外科金屬材料，包括種植體、骨折固定的鈦板等。（4）正畸科金屬材料，如金屬托槽﹑鎳鈦絲等。

3 MRI偽影形成的影響因素

金屬偽影的形成主要存在以下幾個(gè)方面的原因[7]：（1）金屬材料固有的磁化率；（2）金屬材料的形態(tài)、大小、數(shù)量及位置；（3）磁共振系統(tǒng)的參數(shù)，如磁場強(qiáng)度與梯度等；（4）核磁共振檢查時(shí)所選擇的掃描序列和參數(shù)，如頻帶寬度（bandwidth，BW）、掃描重建方式（imaging reconstruction method）等。金屬材料所產(chǎn)生偽影的大小和范圍同磁化率的關(guān)系最為密切[8-9]。金屬材料磁化率越大，其對應(yīng)的偽影就越大[10]。

金屬偽影在磁共振圖像中主要以3種形式出現(xiàn)：物體邊界上的圖像畸變較為顯著；物體周圍信號(hào)流空明顯；臨近的物體會(huì)產(chǎn)生清晰的高信號(hào)區(qū)域[11]。

3.1 金屬材料的磁化率 金屬材料按照磁化率大小一般可分為3類：第1類為順磁性金屬材料，磁場與磁化方向相同，如鋁、鉻等。第2類為抗磁性金屬材料，磁場與磁化方向相反，如銅、鉛等。第3類為鐵磁性金屬材料，其磁性很強(qiáng)，包括鎳、鈷和鐵的合金。鎳鉻合金在磁共振掃描時(shí)會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的金屬偽影[12]。鎳鉻合金偽影的范圍可波及到上頜竇底部、對應(yīng)的牙槽骨、舌體、舌下腺等部位，影響相關(guān)部位疾病的診斷。有相關(guān)文獻(xiàn)指出，金、鈦、銀汞合金在磁共振掃描時(shí)不產(chǎn)生偽影[13-15]。也有一些研究指出純鈦對磁共振成像的影響很小[16-17]。同時(shí)也有研究顯示，鈦合金和純鈦在磁共振掃描時(shí)會(huì)產(chǎn)生中度甚至嚴(yán)重的偽影[18]。Patal等[19]、Okano等[20]和Harris等[21]的研究顯示，金屬托槽在磁共振成像中會(huì)產(chǎn)生偽影，條件允許時(shí)需換用不產(chǎn)生偽影的全瓷托槽。金屬材料磁化率越大，對磁場的影響就越大，相應(yīng)產(chǎn)生的偽影就越大[22]。

3.2 MRI的掃描序列和固定參數(shù) 有關(guān)學(xué)者[23-25]對磁共振檢查所選擇的序列不同所產(chǎn)生的偽影進(jìn)行了比較，得出同種金屬材料中自旋回波序列（spin echo，SE）掃描時(shí)所產(chǎn)生的偽影最小，該序列比較適合口腔內(nèi)有金屬材料的需做磁共振檢查的患者。應(yīng)用梯度回波序列掃描時(shí)產(chǎn)生的偽影最為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為蘑菇狀[26]。磁場強(qiáng)度和梯度越大，金屬材料對磁共振成像的影響相應(yīng)也就越大[27]。除此之外，產(chǎn)生的圖像偽影大小還與圖像權(quán)重有關(guān)[28]。

3.3 修復(fù)體的體積、形態(tài)和數(shù)量 相關(guān)研究顯示，對于口腔修復(fù)科患者來說，偽影大小與金屬修復(fù)體的大小，數(shù)目以及形態(tài)密切相關(guān)[29-30]。修復(fù)體體積增大，磁場不均勻的面積也相應(yīng)增加，導(dǎo)致修復(fù)體與組織之間的磁敏感性增大，相應(yīng)產(chǎn)生的偽影就大一些。修復(fù)體數(shù)量增加，偽影面積也隨之加大，數(shù)量增加與偽影增大呈正比例關(guān)系，具體比值尚不太清楚。修復(fù)體形態(tài)改變也會(huì)使產(chǎn)生的偽影形態(tài)發(fā)生變化。

關(guān)于金屬材料與偽影的關(guān)系，各文獻(xiàn)給出的結(jié)論有所差別，可能與各實(shí)驗(yàn)中所選擇的不同序列和參數(shù)，不同公司的修復(fù)體材料純度及成分的差異以及不同的投照角度有關(guān)。

4 預(yù)防和減小偽影的途徑

臨床上應(yīng)該如何選擇，要具體情況具體分析，盡量避免形成較大的偽影，影響醫(yī)生診斷和臨床診治。有學(xué)者建議，在進(jìn)行核磁共振檢查前對口腔內(nèi)金屬材料處理方法如下：對可摘除的口腔內(nèi)金屬材料，無論是否影響核磁共振的檢查，應(yīng)在之前一律摘除。對不可摘除的不產(chǎn)生偽影的金屬材料可不予拆除，如銀汞合金充填物、貴金屬修復(fù)體等。對不可摘除的可產(chǎn)生偽影的金屬材料，需要口腔醫(yī)生拆除有關(guān)部位的金屬材料，不易拆除的有時(shí)可能需要拔除相關(guān)部位的牙齒，在臨床上選擇治療方案時(shí)要根據(jù)具體情況進(jìn)行詳細(xì)全面的分析。口腔醫(yī)生在對患者進(jìn)行臨床修復(fù)前，應(yīng)提醒患者非貴金屬材料會(huì)產(chǎn)生金屬偽影，影響相關(guān)部位的核磁共振檢查，建議盡量選擇貴金屬材料。但由于貴金屬材料費(fèi)用較高，患者的經(jīng)濟(jì)水平參差不齊，還是會(huì)有不少人選擇非貴金屬修復(fù)材料。endprint

掌握磁共振中不同掃描序列的差異可有利于減少偽影的形成。不同的檢查部位應(yīng)選擇相應(yīng)較合適的掃描序列，如進(jìn)行頭頸部檢查時(shí)應(yīng)選擇FSE序列，盡量避免選用GRE序列。有時(shí)也可通過改變頻率編碼方向盡量避開偽影的感興趣區(qū)域，適當(dāng)傾斜掃描層面增大角度，避開金屬材料從而使形成的偽影降低。

現(xiàn)在核磁共振檢查時(shí)，如有必要可應(yīng)用一種美國GE 公司研發(fā)的能有效去除金屬偽影的技術(shù)-螺旋槳成像（periodically rotated overlapping parall EL lines enhanced reconstruction，PROPELLER）技術(shù)[31-32]。經(jīng)過PROPELLER技術(shù)處理后，仍然可以獲得足夠的數(shù)據(jù)來重建1幅完整的圖像，有利于臨床醫(yī)生的診斷和治療。

參考文獻(xiàn)

[1]李月卿.醫(yī)學(xué)影像成像原理[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2002：1-4.

[2] Gray C F，Redpath T W，Smith F W，et al.Advanced imaging：magnetic resonance imaging in implant dentistry[J].Clin Oral Implants Res，2003，14（1）：18-27.

[3] Hubalkova H，Hora K，Seidl Z，et al.Dental materials and magnetic resonance imaging[J].Prosthodont Restor Dent，2002，10（3）：125.

[4]霍沃德里.顱腦MR和CT診斷學(xué)[M].西安：世界圖書出版西安公司，2001：75-99.

[5]陳治清.口腔材料學(xué)[M].第3版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2003：1-4.

[6]張富強(qiáng).口腔修復(fù)基礎(chǔ)與臨床[M].上海：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2004：11-229.

[7] Burtscher I M，Owman T，Romner B，et al.Aneurysm clip MR artifacts：titanium versus stainless steel and influence of imaging parameters[J].Acta Radiologica，1998，39（1）：70-76.

[8] New P F，Rosen B R，Brady T J，et al.Potential hazards and artifacts of ferromagnetic and nonferromagnetic surgical and dental materials and devices in nuclear magnetic resonance imaging[J].Radiology，1983，147（1）：139-148.

[9] Laakman R W，Kaufman B，Han J S，et al.MR imaging in patients with metallic implants[J].Radiology，1985，157（3）：711-714.

[10]金玲燕.口腔金屬材料對磁共振圖像的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版，2009，38（3）：328-331.

[11]劉懷軍，趙磊.MRI臨床應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，2007：514-516.

[12]施生根，金真，包博，等.鎳鉻合金鑄造冠對磁共振成像影響的研究[J].口腔頜面修復(fù)學(xué)雜志，2002，3（4）：205-207.

[13] Finn E J，Di Chiro G，Brooks R A，et al.Ferromagnetic materials in patients： detection before MR imaging[J].Radiology，1985，156（1）：139-141.

[14] Shellock F G.MR imaging of metallic implants and materials： a compilation of the literature[J].AJR，1988，151（4）：811-814.

[15] Lissac M，Metrop D，Brugirard J，et al.Dental materials and magnetic resonance imaging[J].Invest Radiol，1991，26（1）：40-45.

[16] Bui F M，Bott K，Mintchev M P.A quantitative study of the pixel-shifting， blurring and nonlinear distortions in MRI images caused by the presence of metal implants[J].J Med Eng Technol，2000，24（1）：20-27.

[17] Thomsen M，Schneider U，Breusch S J，et al.Artefacts and ferromagnetism dependent on different metal alloys in magnetic resonance imaging.An experimental study[J].Der Orthop?de，2001，30（8）：540.

[18] Shafiei F，Honda E，Takahashi H，et al.Artifacts from dental casting alloys in magnetic resonance imaging[J].J Dent Res，2003，82（8）：602-606.endprint

[19] Patel A，Bhavra G S，ONeill J R S.MRI scanning and orthodontics[J].Journal of Orthodontics，2006，33（4）：246-249.

[20] Okano Y，Yamashiro M，Kaneda T，et al.Magnetic resonance imaging diagnosis of the temporomandibular joint in patients with orthodontic appliances[J].Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Racliol Endod，2003，95（2）：255-263.

[21] Harris T M J，F(xiàn)aridrad M R，Dickson J A S.The benefits of aesthetic orthodontic brackets in patients requiring multiple MRI scanning[J].J Orthod，2006，33（2）：90-94.

[22] Hubálková H，Serna P，Linetskiy I，et al.Dental alloys and magnetic resonance imaging[J].Int Dent J，2006，56（3）：135-141.

[23] Blankenstein F H，Truong B，Thomas A，et al.Signal loss in magnetic resonance imaging caused by intraoral anchored dental magnetic materials[J].Rofo，2006，178（8）：787.

[24]趙海濤，陸軍，魏夢琦，等.口腔金屬材料磁共振成像偽影的實(shí)驗(yàn)研究[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2003，6（3）：5.

[25] Kaneda T，Minami M，Curtin H D，et al.Dental bur fragments causing metal artifacts on MR images[J].AJNR Am J Neuroradiol，1998，19（2）：317-319.

[26] Kazuyuki Minowa D D S，Satoru A B E，Sawamura T，et al.A method of reducing susceptibility artifacts in MRI of the head and neck region[J].Oral Radiology，1997，13（1）：45-49.

[27]王威，姜波，金陽，等.鎳鉻合金對3.0 T與1.5 T磁共振成像的偽影分析[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2007，4（7）：124-125.

[28] Gray C F，Redpath T W，Smith F W.Pre-surgical dental implant assessment by magnetic resonance imaging[J].Oral Implantol，1996，22（2）：147.

[29] Dai Y Y，Gao P Y.A preliminary study of the ghost with metal materials on M R imaging[J].Mudem Stomatol，2002，16（1）：24-25.

[30]孫櫻林，劉玉華.鎳鉻合金固定修復(fù)體對MRI影像的影響[J].現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)雜志，2007，21（1）：72-74.

[31] Glover G H，Pauly J M.Projection reconstruction techniques for reduction of motion effects in MRI[J].Magn Reson Med，1992，28（2）：275-289.

[32] Arfanakis K，Tamhane A A，Pipe J G，et al.K-space undersampling in PROPELLER imaging[J].Magn Reson Med，2005，53（3）：675-683.

（收稿日期：2013-12-24） （本文編輯：歐麗）endprint