磁共振成像金属伪影及其序列设计矫正

LOGO磁共振成像金属伪影及其序列设计矫正许斯协和医院放射科目录一、研究背景二、金属伪影的形成三、金属伪影的产生机制四、金属伪影矫正的方法五、小结一、研究背景MRI是一种新型的高科技影像学检查方法。它无电离辐射性损伤，无骨性伪影，能多方向和多参数成像，具有高度的软组织分辨能力，优良的软组织对比性能，是临床诊断、随访的有力工具。但是对待有金属植入物的患者进行MRI检查时，要考虑金属植入物在图像上的伪影问题。异常伪影信号使图像变形，影响其观察和诊断，这会降低图像的诊断性能。一、研究背景医用金属材料应用广泛（1）医用不锈钢:有铁素体、奥式体和沉淀硬化型不锈钢;奥式体不锈钢无磁性，抗腐蚀性能好，广泛用于人工关节，骨折内固定器械、各种齿冠，固定支架人工心脏瓣膜等。（2）医用钴基合金：主要是钴铬钼合金，其力学性能、耐腐蚀性能及生物相容性好，用于制造人工关节、齿科材料等。（3）医用贵金属：金和银(抗磁性物质)贵金属具有独特的物理及化学性能，对生物组织无毒，刺激性小，多用于牙齿修复等。（4）医用钛及其合金钛铝钒等，生物相容行好。耐腐蚀性好合金密度小，具有一定的力学相容性。主要用于整形外科，骨科等。二、金属伪影的形成1、物质的磁性物质的磁性可以理解为物质在外在磁场环境下所产生的与外在磁场相关的磁场特性。物质的磁性主要分为抗磁性、顺磁性、铁磁性等。二、金属伪影的形成2、磁敏感伪影磁场的均匀性是磁共振(MR)成像的基本条件，磁场环境不稳定都会引起磁场均匀性的破坏。临床把MR成像过程中主磁场受磁化干扰而形成的几何变形和信号失真的影像称为磁敏感伪影。(magneticsusceptibilityartifactMSA)二、金属伪影的形成3、金属磁敏感伪影的表现铁磁性金属的磁化率较大，进入磁场后，使磁力线高度集中在铁磁性金属上，严重破坏了磁场均匀性，对成像的危害最大，其伪影的特征是信号畸变严重，铁磁物体周围组织呈大片无信号区，使周围组织器官发生信号错位而变形。三、金属伪影的产生机制一般用χ表示组织的磁感应性，用来表示单位体积物质在外加磁场的环境下产生的磁场大小，可用下公式表示：B=Bo+χBo按照上面的公式，如果主磁场强度越大，那么所产生的额外附加磁场强度就越大，同时，针对抗磁性、顺磁性和铁磁性物质，其χ不同，也导致了局部所产生的额外附加磁场强度不同。三、金属伪影的产生机制当存在铁磁性等干扰磁场均匀性的物质时，依据铁磁性物质所产生的磁场，以及这个额外磁场与系统定位梯度相互作用的结果不同，MR图像会相应的发生不同的图形变化。比如环形金属物周围引起的花瓣样变形。三、金属伪影的产生机制MRI空间定位是依靠施加线性梯度场，局部的磁场形状如图，图中线性变化的梯度场中每一点都对应着空间读出方向上的每一条线的位置。ABC点原子核进动频率与外磁场成正比，经过FT后可以按照频率来判断区分出不同位置的MR信号。四、金属伪影矫正的方法1、仔细询间病史，尽量去除受检者体内及体表的金属。2、了解金属材料的形状、大小、成份。铁磁性材料的磁化率很高，产生的伪影也大，钛合金属于顺磁性物质，伪影较铁磁性物质轻，但也影响图像质量。四、金属伪影矫正的方法3、尽量选择在低场上做检查金属物体进入MRI系统主磁场后，磁力线高度集中在物体上，在物体周围产生一个附加强磁场，干扰主磁场的均衡性。t1_tse_cor1.5T3.0T四、金属伪影矫正的方法3、尽量选择在低场上做检查随着主磁场强度的增大，金属物体产生的附加磁场强度也随之增大，铁磁性物体对主磁场局部均衡性的破坏随着主磁场强度的增大而增大，形成更大范围的伪影。B=Bo+χBo四、金属伪影矫正的方法4、缩短TE时间TE是影响图像质量的关键因素，伪影随TE延长而加重，这在GRE序列表现更明显。TE:2.7TE:5.3四、金属伪影矫正的方法4、缩短TE时间在GRE序列中，主磁场不均匀造成的T2STAR衰减，自由水分子因弥散(布朗运动)造成的失相位，随着TE延长，弥散效应越明显，伪影也越重。应选择短回波时间(TE)四、金属伪影矫正的方法5、FSE、SE序列优于GRE序列FSE,SE序列带有180度相位重聚脉冲，对主磁场不均匀造成的质子失相位效应(T2STAR衰减)抑制效果好。t1_tse_corfl2d_cor_fs四、金属伪影矫正的方法5、FSE、SE序列优于GRE序列FSE序列采用多重180度重聚脉冲，可以在一个重复时间内获得多个信息(K空间数据)，比一般的自旋回波成更快间隔的自旋回聚，从而减少散射相关的信号丢失。同一场强下GRE产生伪影比FSE序列伪影较小，原因是:GRE对金属极其敏感，体素内失相位是GRE图像信号丢失的主要原因，它没有运用180°聚相位脉冲，对于磁场不均匀带来的相位离散特别敏感。除外磁场不均带来的相位离散。四、金属伪影矫正的方法6、STIR序列优于FS反转恢复抑制STIR序列对磁场的依赖性较小，图像伪影较小，但检查时间长，图像信噪比低。t1_tse_sag_fst2_tse_sag_stir四、金属伪影矫正的方法FS的抑制是MRI成像中用特定频率选择梯度脉冲消除脂肪组织有关的信号，最终的信号几乎不含脂肪组织来源。频率选择脂肪饱和的均匀性需要均匀一致的磁场强度。STIR脂肪抑制磁场对磁场的均匀度要求较低，在高低场强均可用，它是一种反转恢复抑制序列，其对脂肪信号的抑制不是根据化学位移，而是基于弛豫时间的长短。四、金属伪影矫正的方法7、选择正确的相位编码方向因伪影在成像平面内倾向于沿频率编码方向分布，可以改变频率编码与相位编码的方向，可以使伪影避开需要观察的组织。四、金属伪影矫正的方法8、用增加带宽的方式扫描增加带宽后，金属体伪影导致的邻近区域信号缺失、畸变，较常规扫描成像有明显改善。t1_tse_sagBandwidth:161t1_tse_sagBandwidth:318四、金属伪影矫正的方法注释：于晓君,侯仲军,利晞.以增加带宽的方式来抑制磁共振金属伪影[J].实用医技杂志2007（21）四、金属伪影矫正的方法8、用增加带宽的方式扫描运用增加带宽来抑制金属伪影的原理是:当增加频率编码的带宽时，也就是每个像素的共振频率范围增大，从而降低了频率编码方向上由于频率改变所致错误编码的幅度，进而降低图像的畸变。缺点：图像信噪比下降四、金属伪影矫正的方法在实际应用中，对头部有固定金属植入体的患者，以及腰椎检查、定位片发现节育环金属伪影严重时，可先采用常规扫描方式，当伪影对检查部位造成严重干扰，影响诊断时，再辅以增加带宽方式扫描。这样增加带宽技术与常规扫描相结合，可以尽可能减少伪影干扰。四、金属伪影矫正的方法T2_propellerT2_fse9、Propeller序列优于常规FSE序列四、金属伪影矫正的方法9、Propeller序列优于常规FSE序列传统快速自旋回波脉冲序列中，K空间是在采集一次回波后充填K空间，由上往下逐行填满，每个TR，一个快速回波链采集一次激发的所有相位编码行，重复激发直至K空间填满，只有一次激发覆盖K空间中心。而Propeller技术的图像数据采集方式是一种独特的K空间填充模式。这种填充模式以辐射状的“叶片”用旋转的方式采集数据。桨叶在K空间增加角度时有效旋转，K空间的中心被重复采集，直到整个图像采集完成。四、金属伪影矫正的方法所有K空间数据要经过数据采集、相位校正、旋转校正、平移校正、权重计算和异常点剔除，然后通过傅立叶变换进行图像重建。在合成图像时，剔除运动幅度大且具有较低权重的失真数据，从而消除了磁敏感伪影。五、小结金属伪影矫正的方法1、仔细询间病史，尽量去除受检者体内及体表的金属。2、了解金属材料的形状、大小、成份。3、尽量选择在低场上做检查4、缩短TE时间5、FSE、SE序列优于GRE序列6、STIR序列优于FS7、选择正确的相位编码方向8、用增加带宽的方式扫描9、Propeller序列优于常规FSE序列LOGO