掃描參數(shù)變化對FLAIR序列金屬偽影的影響＊

1.華北理工大學附屬醫(yī)院MR室(河北 唐山 063000)2.華北理工大學開灤總醫(yī)院口腔科(河北 唐山 063000)

李 暉1 陳 一2 王雅靜1 陳偉彬1 王志強1 代振杰2

磁共振掃描在中樞神經(jīng)系統(tǒng)檢查中應用廣泛。在顱腦MR掃描中經(jīng)常會遇到患者口腔內(nèi)有金屬義齒。金屬材料在磁共振檢查中會產(chǎn)生偽影，影響對圖像的觀察[1]。不同掃描序列磁共振金屬偽影大小不同[2]。液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fluid attenuated inversion recovery, FLAIR)序列是顱腦MR掃描常規(guī)檢查序列，它可以抑制自由水的運動，對腦室旁和腦溝旁的病變顯示更佳，提高病灶的檢出率，對蛛網(wǎng)膜下腔病變具有很高的敏感度和特異度[3-4]。因此，本研究選取顱腦MR掃描中常規(guī)掃描的FLAIR序列，探討各個掃描參數(shù)變化對金屬偽影大小的影響，以期在不拆除金屬修復體的前提下僅通過改變磁共振掃描參數(shù)來減小金屬偽影。

1 材料與方法

選取鎳鉻合金制成左下6標準樁核冠模型，所含主要成分：Ni 60-64%、Cr 21-25%、Mo 10-12%，上海司太立有限公司制造。將其固定于水模中。

將模型沿主磁場方向放于頭線圈中心，應用西門子MAGNETOM NOVUS 1.5T MR掃描儀行FLAIR序列橫斷面掃描，掃描參數(shù)為該機型的推薦值：重復時間(repetition time，TR)：8000ms；回波時間(echo time，TE)：122ms；視野(field of view，F(xiàn)OV)：201×230；激勵次數(shù)(numberof excitation，NEX)：1；帶寬(Bandwidth,BW)：130；矩陣(Matrix)：204×256；回波鏈長度(echo train length，ETL)：23；層厚(thickness，Thk)：6mm；翻轉(zhuǎn)角(flip angle，F(xiàn)A)：150°。

在不影響圖像質(zhì)量的前提下保持其它參數(shù)與標準掃描序列參數(shù)一致，逐一改變以下各參數(shù)進行成像：TR(ms)9000/10000；TE(ms)：135/149/162ms；FOV：245×280/280×320；Matrix：256×320/307×384；BW：100/150；NEX：2/3；ETL：13/31；Thk(mm)：3/9；FA：120°/180°。圖像的信噪比控制在90%以上。

由三位高年資醫(yī)師觀察掃描圖像，確定偽影面積最大的層面并測量偽影面積。每個數(shù)據(jù)均測量3次，取其平均值。

2 結(jié) 果

2.1 改變TR當TR為8000、9000、10000ms時，鎳鉻合金偽影分別為(5.59±0.16)、(5.56±0.08)、(5.52±0.11)cm2。調(diào)整不同TR值，鎳鉻合金偽影大小差異無統(tǒng)計學意義(F=0.23，P=0.80＞0.05)。

2.2 改變T E當T E為122、135、149ms時，鎳鉻合金偽影分別為(5.59±0.16)、(5.36±0.08)、(5.55±0.23)cm2。調(diào)整不同TE值，鎳鉻合金偽影大小差異無統(tǒng)計學意義(F=1.67，P=0.27＞0.05)。

2.3 改變F O V當F O V為2 0 1×2 3 0、2 4 5×2 8 0、280×320ms時，鎳鉻合金偽影分別為(5.5 9±0.1 6)、(6.17±0.07)、(6.59±0.07)c m2。調(diào)整不同F(xiàn) O V值，鎳鉻合金偽影大小差異有統(tǒng)計學意義(F=67.04，P＜0.001)。SNK Q檢驗示：FOV=201×230、245×280、280×320時偽影兩兩之間差異均有統(tǒng)計學意義。FOV減小，金屬偽影減小(圖1-3)。

2.4 改變Matrix當Matrix為78、100、150ms時，鎳鉻合金偽影分別為(5.59±0.16)、(5.13±0.11)、(4.66±0.06)cm2。調(diào)整不同Matrix值，鎳鉻合金偽影大小差異有統(tǒng)計學意義(F=48.75，P＜0.001)。SNK Q檢驗示：Matrix=204×256、M a t r i x=2 5 6×3 2 0、Matrix=307×384兩兩之間偽影大小差異有統(tǒng)計學意義。矩陣增大，金屬偽影減小(圖4-6)。

2.5 改變BW當BW為78、100、150ms時，鎳鉻合金偽影分別為(5.5 9±0.1 6)、(6.73±0.08)、(5.46±0.14)cm2。調(diào)整不同BW值，鎳鉻合金偽影大小差異有統(tǒng)計學意義(F=87.76，P＜0.001)。SNK Q檢驗示： BW=78和BW=150時偽影大小差異無統(tǒng)計學意義，BW=100和BW=150時偽影大小差異有統(tǒng)計學意義，BW=100和BW=78時偽影大小差異有統(tǒng)計學意義。

2.6 改變NEX當NEX為1、2、3ms時，鎳鉻合金偽影分別為(5.59±0.16)、(5.48±0.07)、(5.45±0.07)cm2。調(diào)整不同NEX值，鎳鉻合金偽影大小差異無統(tǒng)計學意義(F=1.36，P=0.32＞0.05)。

2.7 改變ETL值當ETL為23、13、31ms時，鎳鉻合金偽影分別為(5.59±0.16)、(5.65±0.09)、(5.45±0.12)cm2。調(diào)整不同ETL值，鎳鉻合金偽影大小差異無統(tǒng)計學意義(F=2.11，P=0.20＞0.05)。

2.8 改變Thk當Thk為6、3、9ms時，鎳鉻合金偽影分別為(5.59±0.16)、(5.92±0.07)、(5.61±0.09)cm2。調(diào)整不同Thk值，鎳鉻合金偽影大小差異有統(tǒng)計學意義(F=48.75，P＜0.001)。SNK Q檢驗示：Thk=6和Thk=9時偽影大小差異無統(tǒng)計學意義，Thk=3和Thk=9時偽影大小差異有統(tǒng)計學意義，Thk=3和Thk=6時偽影大小差異有統(tǒng)計學意義。

2.9 改變FA當FA為150°、120°、180°ms時，鎳鉻合金偽影分別為(5.59±0.16)、(5.99±0.26)、(5.49±0.14)cm2。調(diào)整不同F(xiàn)A值，鎳鉻合金偽影大小差異有統(tǒng)計學意義(F=5.61，P=0.04)。SNK Q檢驗示：FA=150°和FA=180°時偽影大小差異無統(tǒng)計學意義，F(xiàn)A=150°和FA=120°時偽影大小差異有統(tǒng)計學意義，F(xiàn)A=120°和FA=180°時偽影大小差異有統(tǒng)計學意義。在一定范圍內(nèi)FA增大，金屬偽影減小(圖7-9)。

3 討 論

磁共振金屬偽影的大小受金屬自身、磁場強度、掃描序列、掃描參數(shù)等多種因素影響。一般情況下，磁場的強度是固定的，患者口腔內(nèi)的金屬材料、大小、形態(tài)等也是不可改變的。FLAIR序列是顱腦MR掃描中重要的檢查序列[5]。因此，筆者嘗試通過改變FLAIR序列掃描參數(shù)來減小其金屬偽影。

TR是兩次相鄰的90°脈沖中點的時間間隔，其決定組織的縱向弛豫特性。TR值的改變對金屬偽影大小的影響不大。

TE是90°脈沖中點到回波中點的時間間隔，其決定組織的橫向弛豫特性。FLAIR序列是在自旋回波序列前施加一個180°反轉(zhuǎn)預脈沖。在快速自旋回波序列，金屬偽影的大小與單個回波之間的回波間隔相關，而與回波時間無關。因此，在FLAIR序列，改變TE值也不能改變偽影大小。

視野是磁共振成像的實際范圍。在矩陣和帶寬不改變的情況下，視野越大，偽影越大。降低視野在頻率編碼方向的像素數(shù)可以減少金屬偽影。本研究結(jié)果也證實如此。因此，在進行MR檢查過程中可以選擇小視野來減小金屬偽影。但視野也不能太小，減小視野會降低圖像信噪比，還會出現(xiàn)卷褶偽影[6]。

矩陣即頻率編碼和相位編碼方向上的像素數(shù)目。矩陣不僅影響圖像的信噪比和空間分辨力，還影響金屬偽影的大小。增加矩陣/小體素可減小偽影。本研究中，矩陣增加，偽影明顯減小。

帶寬是系統(tǒng)讀出回波信號的頻率。有研究指出，增加帶寬可以減小偽影[7]，這是因為在視野和相位編碼數(shù)不變的前提下，增加帶寬，相當于減小體素，則體素間失相位的時間更短，所以偽影減小。但是，減小體素會降低圖像信噪比。如何協(xié)調(diào)減小偽影與圖像信噪比下降之間的關系非常重要。本研究中，未發(fā)現(xiàn)帶寬變化和金屬偽影大小之間的確切關系

激勵次數(shù)也稱為采集次數(shù)。激勵次數(shù)增大，圖像信噪比增加，采集時間也會延長[8]。胡麗麗等[9]對不同合金于不同序列金屬偽影大小的研究中發(fā)現(xiàn)，金屬偽影的大小受激勵次數(shù)的影響不大。本實驗在FLAIR序列中，也未發(fā)現(xiàn)激勵次數(shù)對金屬偽影的影響。

回波鏈是指一次射頻脈沖激發(fā)后所產(chǎn)生或采集的回波的數(shù)目。有研究指出，當回波時間不變時，增加回波鏈的長度，回波間隔隨之減小，可以減小金屬偽影。本研究結(jié)果與此相同，在FLAIR序列，回波鏈增大，偽影減小。

層厚代表選擇方向上的空間分辨力。大多數(shù)研究認為薄層可以減少金屬偽影的產(chǎn)生。但White LM等研究與其相反，其認為層厚減小會增加偽影面積[10]。本研究在FLAIR序列中，未發(fā)現(xiàn)層厚對金屬偽影大小的確切影響。

翻轉(zhuǎn)角是指在施加射頻脈沖后組織的宏觀磁化矢量偏離與平衡狀態(tài)的偏離角度。Cho等[11]提出可以通過縮短脈沖時間即減小翻轉(zhuǎn)角來減少梯度回波序列的金屬偽影。但本實驗結(jié)果與其相反，在一定范圍內(nèi)增大翻轉(zhuǎn)角可以減小金屬偽影。

不同磁共振掃描參數(shù)的調(diào)整對金屬偽影大小的影響不一致。本研究發(fā)現(xiàn)，在FLAIR序列中，可以通過減小FOV、增加矩陣，增大翻轉(zhuǎn)角減小金屬偽影。

圖1-3 FLAIR序列不同F(xiàn)OV鎳鉻合金偽影。圖1 FOV=201×230；圖2 FOV=245×280；圖3 FOV=280×320。圖4-6 FLAIR序列不同Matrix鎳鉻合金偽影。圖4 Matrix=204×256；圖5 Matrix=256×320；圖6 Matrix=307×384。圖7-9 FLAIR序列不同F(xiàn)A值鎳鉻合金偽影。圖7 FA=120°；圖8 FA=150°；圖9 FA=180°。

[1]代自倫,黃聲麗.去金屬偽影序列對胸腰椎體金屬植入患者磁共振影像的影響[J].中國CT和MRI雜志,2015,13(6)：104-107.

[2]陳一,李暉,王立研,等.口腔非貴金屬修復體磁共振成像偽影影響因素分析[J].口腔醫(yī)學研究,2016,32(10)：1024-1027.

[3]趙邦,胡茂益.磁共振FLAIR序列在顱腦病變中的應用[J].西南國防醫(yī)藥,2010,20(3)：271-273.

[4]段新存.低場核磁共振FLAIR序列在腦梗死診斷中的應用[J].世界最新醫(yī)學信息文摘,2014,14(9)：129.

[5]周芬莉,樊東升.急性缺血性卒中患者頭顱核磁DWI-FLAIR不匹配與側(cè)枝循環(huán)的相關性[J].中國CT和MRI雜志,2016,14(1)：10-14.

[6]竇社偉,連建敏,閆峰山,等.高場強腹部MRI偽影及補償技術研究[J].中華實用診斷與治療雜志,2015,29(1)：84-86.

[7]尹建忠.3T高場磁共振設備的常見偽影：原理、表現(xiàn)與對策[J].磁共振成像,2010,1(4)：291-294.

[8]陳欣.低場強磁共振設備優(yōu)化采集次數(shù)提高信噪比的探索[J].醫(yī)學信息,2016,29(36)：258-259.

[9]胡麗麗,陳昌勝,張冰,等.金屬植入物在體模狀況下的MRI研究[J].中國醫(yī)學物理學雜志,2003,20(1)：13-16.

[10]White L M,Kim J K,Mehta M,et al.Complications of total hip arthroplasty：MR Imaging-initial experience[J].Radiology,2000,215(l)：254-262.

[11]Cho Z H,Ro Y M.Reduction of susceptibility artifact in gradient-echo imaging[J].Magn Reson Med,1992,23(1)：193-200.