80例常規(guī)顱腦MRI偽影分析

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院 放射科，北京 100070

引言

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技術(shù)具有無輻射、對比分辨率高、軟組織成像好、可行多參數(shù)采集以及功能成像等優(yōu)勢，已經(jīng)成為臨床上診斷顱腦疾病的常規(guī)檢查手段之一，并且高質(zhì)量的MR影像對顱腦疾病的診斷愈發(fā)重要[1]。由于MRI的復(fù)雜性，在行顱腦MRI檢查時，經(jīng)常由于各種不同原因（包括患者、技師、屏蔽、環(huán)境、設(shè)備硬件與軟件等各方面），使得圖像出現(xiàn)不能體現(xiàn)患者真實組織結(jié)構(gòu)的異常MR信號，主要表現(xiàn)為鬼影、圖像模糊、幾何變形和信噪比降低等，統(tǒng)稱為偽影[2]。偽影的產(chǎn)生往往嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量，干擾診斷醫(yī)師對病變的準(zhǔn)確判斷，甚至導(dǎo)致誤診或漏診。因此，了解偽影產(chǎn)生的類型，分析偽影產(chǎn)生的原因，尋找消除或減少偽影的方法是提高顱腦MR圖像質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，對提高顱腦MRI的臨床診斷效率具有實際意義。

1 材料與方法

1.1 一般材料

本研究所用設(shè)備為我院Philips公司的Ingenia CX 3.0T核磁共振設(shè)備，選取2019年2月至8月期間，行顱腦MRI平掃、MRA及顱腦增強掃描時產(chǎn)生偽影的患者80例，掃描期間系統(tǒng)均未提示錯誤。患者平均年齡為（40±26）歲，其中男性43人，女性37人。本研究獲得患者的知情同意并符合院內(nèi)倫理委員會要求。

1.2 掃描序列與基本參數(shù)

所選80例患者中，25人行MR常規(guī)平掃（掃描序列包括T2WI TSE、3D T1WI、3D T2 Flair、DWI等序列），30人行磁共振動脈成像（掃描序列包括TOF-MRA等序列），25人行MR常規(guī)增強掃描（掃描序列包括T2 TSE、3D T1、3D T2 Flair、DWI以及注射對比劑后的T1WI脂肪抑制序列）。各個序列的基本參數(shù)如表1所示。

表1 掃描序列及基本參數(shù)

1.3 偽影分類與統(tǒng)計

根據(jù)偽影產(chǎn)生原因，本研究將顱腦MRI偽影歸類為設(shè)備偽影、患者偽影和外源性偽影三大類。其中設(shè)備偽影主要包括線圈故障、卷褶偽影等；患者偽影主要包括運動偽影和植入器械偽影等；外源性偽影包括外源性射頻干擾偽影和外圍輔助裝置所致偽影等；統(tǒng)計各類偽影產(chǎn)生的例數(shù)與占比，并分析產(chǎn)生原因，以期尋到合適的解決辦法，消除和減少顱腦MR偽影，提高圖像質(zhì)量。

2 結(jié)果

所統(tǒng)計的顱腦MR偽影類型與例數(shù)如表2所示，設(shè)備偽影8例（占比10%，其中，線圈故障2例，卷褶偽影6例），患者偽影52例（占比65%，其中，自主運動偽影24例，血管搏動偽影15例，植入器械偽影13例），外源性偽影20例（占比25%，其中，射頻干擾12例，外源性輔助裝置偽影7例、嘔吐物所致偽影1例）。

表2 顱腦MR偽影類型與例數(shù)

本文所列各類MR偽影產(chǎn)生的原因以及在圖像上的表現(xiàn)形式均有所不同，均導(dǎo)致圖像質(zhì)量顯著下降，其中部分偽影嚴(yán)重影響診斷。圖1a顯示為線圈故障所致偽影，懷疑是線圈內(nèi)部部件損壞，導(dǎo)致采集信號缺失，經(jīng)工程師修理線圈后偽影消失；圖1b為典型的卷褶偽影，經(jīng)增大FOV后，偽影得以緩解。

圖1 設(shè)備偽影

本研究中的MR圖像運動偽影如圖2所示。其中，圖2a為一名顱內(nèi)占位患者喉部不舒服，咳嗽導(dǎo)致的運動偽影；圖2b為眼球運動導(dǎo)致的圖像偽影；圖2c為增強掃描時血管搏動導(dǎo)致的偽影。圖3顯示出了典型的植入器械偽影，其中圖3a為患者植入金屬牙冠且不可摘除，導(dǎo)致圖像的口鼻部出現(xiàn)明顯的金屬偽影；圖3b為植入了引流管的患者，由于引流管含有金屬成分，導(dǎo)致引流管附近圖像缺失；圖3c為植入了引流管的同一患者的彌散加權(quán)成像，引流管附近圖像明顯變形。圖4為一名佩戴耳釘?shù)幕颊?，患者自述佩戴耳釘為純金材質(zhì)，掃描圖像卻出現(xiàn)顯著金屬偽影，其中DWI圖像上小腦局部圖像丟失變形，去除耳釘后，偽影消失。

圖2 運動偽影

圖3 植入器械偽影

圖4 金屬偽影（耳釘）

外源性偽影主要見于圖5和圖6中。其中，圖5為屏蔽欠佳導(dǎo)致的射頻干擾偽影，圖5a表現(xiàn)為多條射頻干擾線，圖5b表現(xiàn)為單條較亮的射頻干擾線，經(jīng)過排除干擾源以及加強屏蔽后，得以消除。圖6為嘔吐物所致偽影的圖像，是由于前一個患者嘔吐后，殘留嘔吐物進(jìn)入線圈內(nèi)部，未及時清理所致，在患者腦后出現(xiàn)顯著的亮信號并輕微卷褶到腦部圖像中，經(jīng)過拆卸線圈，徹底清理嘔吐物后，偽影消失。

圖5 射頻干擾偽影

圖6 嘔吐物所致偽影

3 討論與結(jié)論

3.1 設(shè)備偽影

本研究所用MR設(shè)備為Philips公司的Ingenia CX 3.0T核磁共振設(shè)備，其32通道頭部線圈為一種包裹式線圈，線圈內(nèi)部是由多個電容等距串接在端環(huán)上，在行頭部MR掃描時，若線圈內(nèi)部出現(xiàn)漏波、接觸不良或其他故障，掃描的圖像易出現(xiàn)偽影，這種情況下需要及時聯(lián)系售后工程師來檢測并維修[3]。

采集技術(shù)或序列參數(shù)設(shè)置不當(dāng)易導(dǎo)致卷褶偽影、化學(xué)位移偽影、截斷偽影等。由于飛利浦工程師對掃描序列進(jìn)行了優(yōu)化，日常掃描中化學(xué)位移偽影一般肉眼不可見，亦未見到截斷偽影。而卷褶偽影卻出現(xiàn)多次，其產(chǎn)生原因主要是MRI掃描視野（Field of View，F(xiàn)OV）小于需要成像的解剖層面，導(dǎo)致部分圖像移位或者卷褶到圖像的另一端或下一層。一般而言，卷褶偽影的位置與相位編碼方向相關(guān)[4-5]。消除或減少卷褶偽影的方法較多，主要包括：① 增大FOV，其缺點是在不增加掃描層數(shù)的前提下會犧牲空間分辨率；② 切換相位編碼與頻率編碼方向，將相位編碼方向設(shè)置在被檢部位最小直徑的解剖方向上，同時選擇無卷褶技術(shù)；③ 在相位編碼方向上施加空間預(yù)飽和帶，盡量覆蓋FOV之外的所有組織，從而抑制這些區(qū)域的組織信號，但是這種方法不能徹底消除卷褶偽影。本研究中的幾例卷褶偽影通過增大FOV，并增加掃描層數(shù)得以解決，圖像掃描細(xì)節(jié)未顯著丟失，缺點是延長了掃描時間。

3.2 患者偽影

行顱腦MRI掃描時，出現(xiàn)偽影的最常見原因之一為患者運動，主要表現(xiàn)為圖像模糊或者相位編碼方向上的重影。不同類型的運動導(dǎo)致的MR圖像出現(xiàn)偽影的機理和表現(xiàn)形式不盡相同，通常，相位編碼方向上相鄰k空間線數(shù)據(jù)采集點的時間差比頻率編碼方向數(shù)據(jù)采集點的時間差略長，因此相位編碼方向上累積的相位位移所致的偽影較為顯著[6-7]。本研究中，導(dǎo)致頭部MRI運動偽影的主要原因包括三類：① 不自主運動，包括打噴嚏、咳嗽、打哈欠、吞咽、眨眼等不規(guī)律的動作以及癲癇患者不自主晃動等；② 患者自主運動，包括長時間掃描導(dǎo)致身體不適而換姿勢、緊張導(dǎo)致眼球運動等；③ 周期性運動，例如血管搏動和腦脊液流動等[8-9]。對于運動偽影而言，一般原則為避免或降低圖像采集期間運動的速度和幅度；檢查前利用耳套或海綿套等固定患者頭部且縮短掃描時間亦至關(guān)重要。對于癲癇患者，若胳膊晃動嚴(yán)重，可將手壓在患者身體下面，以減弱肢體不自主晃動引起的頭部的運動；對于感冒咳嗽以及其他不適易引起頭部運動的情況，盡量選擇掃描時間快的序列；對于緊張或焦慮的患者，檢查前應(yīng)進(jìn)行心理輔導(dǎo)；如果運動偽影嚴(yán)重且影響診斷，重復(fù)掃描是唯一的辦法。

行常規(guī)顱腦MRI掃描時最易出現(xiàn)的周期性運動偽影是血管搏動偽影。其中，較為常見的情況為注射對比劑后進(jìn)行增強掃描時，由于血液信號增強，T1WI序列上易呈現(xiàn)來自靜脈的搏動偽影，其具有很強的周期性，沿相位編碼方向分布，主要表現(xiàn)為一串等間距的血管影，而且血管信號越強，搏動偽影越明顯[10-11]。本研究中的血管搏動偽影大都是來自靜脈竇的搏動偽影，主要影響范圍為小腦局部組織的成像。解決此類顱腦MRI血管搏動偽影的主要對策為使用流動補償技術(shù)，這一技術(shù)對緩慢血流造成的偽影具有較好的效果。此外，必要時可嘗試切換相位編碼與頻率編碼方向，但是這種方法不能消除搏動偽影。若搏動偽影不明顯且不影響腦部病變的診斷，亦可忽略不計。

磁化率是物質(zhì)的基本特性之一，成像時，兩種磁化率差別較大的組織界面上將出現(xiàn)偽影，稱之為磁化率偽影[12-14]。磁化率偽影表現(xiàn)為局部信號明顯減弱或增強，常伴有組織變形。對于高質(zhì)量的MR影像而言，主磁場和梯度場的均勻性和恒定性至關(guān)重要。而患者佩戴的假牙、牙套、術(shù)后植入的引流泵等金屬材料會破壞主磁場的均勻性，使得采集的圖像變形或出現(xiàn)異常的混雜信號，可表現(xiàn)為網(wǎng)狀或條狀偽影，甚至信號丟失。為確保圖像質(zhì)量和患者安全，行MR頭部掃描時，患者應(yīng)盡量移除假牙或牙套，以避免產(chǎn)生金屬偽影；對于無法移除的情況，尤其是顱內(nèi)術(shù)后植入引流泵的情況，金屬影偽無法避免，可嘗試增大帶寬的自旋回波序列或者采用O-MAR技術(shù)，在一定程度上緩解金屬偽影。此外，在本研究掃描的序列中，DWI序列最易受到金屬偽影的干擾，圖像變形往往最嚴(yán)重，應(yīng)引起重視。

3.3 外源性偽影

外源性偽影主要是指體外物件或環(huán)境條件所致偽影，主要包括射頻干擾、患者輔助裝置、以及嘔吐物所致偽影等。射頻干擾偽影是MR設(shè)備附近的外界隨機性射頻電磁波被成像系統(tǒng)接收時產(chǎn)生的，與頻率編碼方向垂直的一條或多條噪聲線[15-17]。本研究中，導(dǎo)致射頻干擾偽影的原因可能涉及：磁體間內(nèi)照明燈泡閃爍（接觸不良）、高壓注射器的干擾、磁體間墻體屏蔽差（附近房屋設(shè)施裝修時使用大功率設(shè)備）、屏蔽門密合不嚴(yán)（屏蔽銅片有脫落、屏蔽門螺栓松動）等。最終，通過逐一排除這些可能原因，逐一改善，徹底了消除射頻干擾偽影。其中，屏蔽門的屏蔽效果差被認(rèn)為是本研究中出現(xiàn)射頻干擾偽影的主要原因。另一個與射頻干擾相關(guān)的偽影是拉鏈偽影，它是沿頻率編碼軸交替的亮暗點組成的中心性條帶[18-20]，可分為FID偽影、激勵回波偽影以及射頻饋通偽影。本研究中，未見此類偽影，若遇到應(yīng)及時與維修工程師聯(lián)系。

對于部分危重顱腦疾病患者，必要時隨身攜帶一些輔助治療設(shè)備，例如止血貼、氧氣袋、呼吸機、監(jiān)護(hù)儀、輸液管等，在行顱腦MR掃描時，難免有一些金屬物件造成金屬偽影，影響局部圖像細(xì)節(jié)。在本研究中遇到一例患者輸液轉(zhuǎn)接器具有金屬成分，導(dǎo)致一側(cè)頭部出現(xiàn)金屬偽影，經(jīng)過與隨床大夫商議，更換了無金屬轉(zhuǎn)接器后，偽影被去除。此外，經(jīng)常有患者做檢查前準(zhǔn)備時，忘記把發(fā)卡、鋼镚等小金屬物件取出，被吸入磁體內(nèi)部，從而導(dǎo)致局部勻場差，掃描圖像一側(cè)偏暗，這種情況下，需要及時聯(lián)系維修工程師，及時取出被吸入金屬物件[16,20]。本研究中，比較特例的是嘔吐物所致偽影，患者嘔吐物混雜各種食物，流入頭部線圈的縫隙中，很難清理到，導(dǎo)致后續(xù)掃描時在T1WI和T2WI矢狀位圖像上，腦后出現(xiàn)一條亮信號，同時卷褶到腦部圖像中，此時應(yīng)及時清理污垢物，必要時應(yīng)及時聯(lián)系工程師進(jìn)行處理。

綜上所述，本研究統(tǒng)計并分析了三大類常見的顱腦MR偽影的表現(xiàn)形式和產(chǎn)生原因，通過選擇合理的解決方法，可避免或減少顱腦MR掃描時偽影的產(chǎn)生。修正合理的掃描參數(shù)以及定期設(shè)備維護(hù)有助于避免和消除設(shè)備偽影，患者的良好配合有助于改善運動偽影，修復(fù)屏蔽設(shè)施或者遠(yuǎn)離大功率干擾源可避免或減少外源性偽影，從而提高圖像質(zhì)量，輔助臨床精確診斷。

致謝

感謝飛利浦中國投資有限公司的巨榮凱、王家正、晁德寬對本研究的技術(shù)支持。