磁共振成像金属伪影及其序列设计矫正

1、LOGO磁共振成像金属伪影及其磁共振成像金属伪影及其序列设计矫正序列设计矫正许斯许斯协和医院放射科协和医院放射科Company Logot1_tse_cor Company Logo压脂序列压脂序列 Company Logo目目 录录 一、研究背景一、研究背景二、金属伪影的形成二、金属伪影的形成 三、金属伪影的产生机制三、金属伪影的产生机制四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 五、小结五、小结Company Logo一、研究背景一、研究背景 MRIMRI是一种新型的高科技影像学检查方法。它无电离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

2、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。诊断、随访的有力工具。 但是对待有金属植入物的患者进行但是对待有金属植入物的患者进行MRIMRI检查时，要考检查时，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。变形，影响其观察和诊断，这会降低图像的诊断性能。Company Logo一、研究背景一、研究背景医用金属材料应用广泛医用金属材料应用广泛（1 1）医用不锈钢）医

3、用不锈钢: :有铁素体、奥式体和沉淀硬化型不锈钢有铁素体、奥式体和沉淀硬化型不锈钢; ;奥式体不锈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、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。各种齿冠，固定支架人工心脏瓣膜等。 （2 2）医用钴基合金：主要是钴铬钼合金，）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。生物相容性好，用于制造人工关节、齿科材料等。 （3 3）医用贵金属：金和银）医用贵金属：金和银( (抗磁性物质抗磁性物质) )贵金属具有独

4、特的物理及化学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。性能，对生物组织无毒，刺激性小，多用于牙齿修复等。（4 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）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。小，具有一定的力学相容性。主要用于整形外科，骨科等。主要用于整形外科，骨科等。Company Logo二、金属伪影的形成二、金属伪影的形成 1 1、物质的磁性、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。生的与外在磁场相关的

5、磁场特性。 物质的磁性主要分为抗磁性、顺磁性、铁磁性等物质的磁性主要分为抗磁性、顺磁性、铁磁性等。Company Logo二、金属伪影的形成二、金属伪影的形成 2 2、磁敏感伪影、磁敏感伪影 磁场的均匀性是磁共振磁场的均匀性是磁共振(MR)(MR)成像的基本条件，磁场成像的基本条件，磁场环境不稳定都会引起磁场均匀性的破坏。临床把环境不稳定都会引起磁场均匀性的破坏。临床把MRMR成像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。的影像称为磁敏感伪影。 ( magnetic susceptibility artifact

6、MSA ) ( magnetic susceptibility artifact MSA )Company Logo二、金属伪影的形成二、金属伪影的形成 3 3、金属磁敏感伪影的表现、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。无信号区，使周围组织器官发生信号错

7、位而变形。 Company Logo三、金属伪影的产生机制三、金属伪影的产生机制v 一般用一般用表示组织的磁感应性，用来表示单位体积物质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，可用下公式表示在外加磁场的环境下产生的磁场大小，可用下公式表示： B=B=Bo+BoBo+Bo v 按照上面的公式，如果主磁场强度越大，那么所产生的额按照上面的公式，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，其性物质，其不同，也导致了局部所产生的额外附加磁场强不同，也导致了局部所产生

8、的额外附加磁场强度不同。度不同。Company Logo三、金属伪影的产生机制三、金属伪影的产生机制v 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，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，MRMR图像会相应的发生不同的图形变化。图像会相应的发生不同的图形变化。v 比如环形金属物周围引起的花瓣样变形。比如环形金属物周围引起的花瓣样变形。 Company Logo三、金属伪影的产生机制三、金属伪影的产生机制v MRIMRI空间定位是依靠施加线性梯度场，

9、局部的磁场形状如图，图中线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。置。ABCABC点原子核进动频率与外磁场成正比，经过点原子核进动频率与外磁场成正比，经过FTFT后可以按照频率后可以按照频率来判断区分出不同位置的来判断区分出不同位置的MRMR信号。信号。Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法1 1、仔细询间病史，尽量去除受检者体内及体表的金属。、仔细询间病史，尽量去除受检者体内及体表的金属。2 2、了解金属材料的形状、大小、成份。

10、、了解金属材料的形状、大小、成份。铁磁性材料的磁化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。影较铁磁性物质轻，但也影响图像质量。Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 3 3、尽量选择在低场上做检查、尽量选择在低场上做检查 金属物体进入金属物体进入MRIMRI系统主磁场后，磁力线高度集中在物体上，在系统主磁场后，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。物体周围产生一个附加强磁场，干扰主磁场的均衡性。v t1_tse_cor 1

11、.5 T 3.0 T 1.5 T 3.0 TCompany Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 3 3、尽量选择在低场上做检查、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。着主磁场强度的增大而增大，形成更大范围的伪影。 B=B=Bo+BoBo+BCompany Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 4 4、缩短、缩短TETE时间时间 TETE是影

12、响图像质量的关键因素，伪影随是影响图像质量的关键因素，伪影随TETE延长而加重，延长而加重，这在这在GREGRE序列表现更明显。序列表现更明显。 TE : 2.7 TE : 5.3 TE : 2.7 TE : Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 4 4、缩短、缩短TETE时间时间 在在GREGRE序列中，主磁场不均匀造成的序列中，主磁场不均匀造成的T2START2STAR衰减，自衰减，自由水分子因弥散由水分子因弥散( (布朗运动布朗运动) )造成的失相位，随着造成的失相位，随着TETE延长，延长，弥散效应越明显，伪影也越重。弥散效应越明显，伪影也越重。 应选择

13、短回波时间应选择短回波时间( TE )( TE )Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 5 5、FSEFSE、SESE序列优于序列优于GREGRE序列序列 FSE, SE FSE, SE序列带有序列带有180180度相位重聚脉冲，对主磁场不均度相位重聚脉冲，对主磁场不均匀造成的质子失相位效应匀造成的质子失相位效应(T2STAR(T2STAR衰减衰减) )抑制效果好。抑制效果好。 t1_tse_cor t1_tse_cor fl2d_cor_fs fl2d_cor_Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 5 5、FSEFSE、SESE

14、序列优于序列优于GREGRE序列序列 FSEFSE序列采用多重序列采用多重180180度重聚脉冲，可以在一个重复时间内获得度重聚脉冲，可以在一个重复时间内获得多个信息多个信息(K(K空间数据空间数据) )，比一般的自旋回波成更快间隔的自旋回聚，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。从而减少散射相关的信号丢失。 同一场强下同一场强下GREGRE产生伪影比产生伪影比FSEFSE序列伪影较小，原因是序列伪影较小，原因是:GRE:GRE对金对金属极其敏感，体素内失相位是属极其敏感，体素内失相位是GREGRE图像信号丢失的主要原因，它没有图像信号丢失的主要原因，它没有运用运用

15、180180聚相位脉冲，对于磁场不均匀带来的相位离散特别敏感。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。除外磁场不均带来的相位离散。Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 6 6、STIRSTIR序列优于序列优于FSFS 反转恢复抑制反转恢复抑制STIRSTIR序列对磁场的依赖性较小，图像伪影较小，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。但检查时间长，图像信噪比低。 t1_tse_sag_fst1_tse_sag_fs t2_tse_sag_stir t2_tse_sag_Company Logo四、金

16、属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 FS FS的抑制是的抑制是MRIMRI成像中用特定频成像中用特定频率选择梯度脉冲消除脂肪组织有关的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。要均匀一致的磁场强度。 STIRSTIR脂肪抑制磁场对磁场的均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，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，而肪信号的抑制不是根据化学位移，而是基

17、于弛豫时间的长短。是基于弛豫时间的长短。Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 7 7、选择正确的相位编码方向、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。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。Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 8 8、用增加带宽的方式扫描、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、增加带宽后，金属体伪影导致的邻近区域信号缺失、畸变

18、，较常规扫描成像有明显改善。畸变，较常规扫描成像有明显改善。 t1_tse_sag Bandwidth:161 t1_tse_sag Bandwidth:161t1_tse_sag Bandwidth:318t1_tse_sag Bandwidth:Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 注释：于晓君注释：于晓君, ,侯仲军侯仲军, ,利晞利晞. .以增加带宽的方式来抑制磁共振金属伪影以增加带宽的方式来抑制磁共振金属伪影J.J.实用医技杂志实用医技杂志20072007（2121）Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 8 8、用增加带

19、宽的方式扫描、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运用增加带宽来抑制金属伪影的原理是: :当增加频率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，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。的幅度，进而降低图像的畸变。 缺点：图像信噪比下降缺点：图像信噪比下降 Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、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，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

20、发现节育环金属伪影严重时，可以及腰椎检查、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，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。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。减少伪影干扰。Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 T2_propeller T2_fse T2_propeller T2_fse9 9、PropellerPropeller序列优于常规序列优于常规FSEFSE序列序

21、列Company Logo四、金属伪影矫正的方法四、金属伪影矫正的方法 9 9、PropellerPropeller序列优于常规序列优于常规FSEFSE序列序列 传统快速自旋回波脉冲序列中，传统快速自旋回波脉冲序列中，K K空间是空间是在采集一次回波后充填在采集一次回波后充填K K空间，由上往下逐行空间，由上往下逐行填满，每个填满，每个TRTR，一个快速回波链采集一次激，一个快速回波链采集一次激发的所有相位编码行，重复激发直至发的所有相位编码行，重复激发直至K K空间填空间填满，只有一次激发覆盖满，只有一次激发覆盖K K空间中心。空间中心。 而而PropellerPropeller技术的图像数据采集方式是技术的图像数据采集方式是一种独特的一种独特