【笔记】磁共振质量控制1（伪影）

1、伪影是指在磁共振扫描或信息处理过程中，由于某种或几种原因出现了一些人体本身不存在的图像信息，致使图像质量下降的影像，也称假影或鬼影(ghost)

2、MRI伪影表现为图像变形、重叠、缺失、模糊等。

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3、伪影主要造成三个方面的问题：

①使图像质量下降，甚至无法分析

②掩盖病灶，造成漏诊

③出现假病灶，造成误诊

4、根据伪影产生的原因，可分为装备伪影、运动伪影和金属异物伪影。

①装备伪影：卷褶、化学位移、截断、部分容积、变叉对称、磁敏感。

②运动伪影：

生理性（心脏、呼吸、血液、脑脊液）

自主性（吞咽、咀嚼、躁动、眼球）

③金属异物伪影（磁敏感）：抗磁性，铁磁性

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5、装备伪影

①装备伪影是指机器设备系统本身产生的伪影。

②包括机器主磁场强度、磁场均匀度、软件质量、电子元件、电子线路以及机器的附属设备等所产生的伪影。

③装备伪影主要取决于生产厂家设计生产的产品质量以及某些人为因素。如机器设备的安装、调试以及扫描参数的选择，相互匹配不当等。

④与机器设备有关但主要由操作者掌握的各种参数。如TR、TE、矩阵、观察野等出现偏差也可出现伪影。

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6、装备伪影——化学位移伪影

①化学位移伪影是化学位移所产生的伪影。

②磁共振成像是通过施加梯度磁场造成不同部位共振频率的差异，来反映人体组织的不同位置和解剖结构。

③脂肪质子群和水分子内氢原子的共振频率不同，脂肪质子比水质子的共振频率约低3.5ppm，相当于150Hz/T，在1.5T的设备中其进动频率差别约为225Hz。

④在MR图像的频率编码方向上，MR信号是通过施加频率编码梯度场造成不同位置上质子进动频率差别来完成空间定位编码的。

⑤MR一般以水质子的进动频率为中心频率，由于脂质子的进动频率低于水质子的进动频率，在博里叶变换时，会把脂质子进动的低频率误认为空间位置的低频率，这样在重建后的MR图像上脂肪组织的信号会在频率编码方向上向梯度场强较低的（进动频率较低）的一侧错位。

⑥而水质子群不发生移位，这种移位在组织的一侧使两种质子群在图像上相互分离而无信号，而另一侧因相互重叠表现为高信号。

⑦化学位移伪影在沿含水组织和脂肪组织界面处，表现为无信号的黑色和高信号的白色条状或月牙状影像。例如肾和肾周围脂肪之间一侧为黑色，而另一侧为白色的化学位移伪影。

⑧在一般的序列上该伪影出现在频率编码方向上，在EPI序列上可出现在相位编码方向上。

⑨化学位移伪影出现在脂肪组织与其他组织的界面上，脂肪组织与其他组织的界面与频率编码方向垂直时，化学位移伪影比较明显。

⑩脂肪组织的信号向频率编码梯度场强较低的一侧移位。

⑪其它条件相同时，主磁场强度越高，化学位移伪影也越明显。

⑫化学位移伪影的对策：增加频率编码的宽度

增加频率编码带宽可以减轻化学位移伪影，需要注意的是增加频率带宽后，回波的采样速度还可得到提高，但图像的SNR降低。

⑬化学位移伪影的对策：选用主磁场较低的MR设备进行扫描

场强越高，水质子与脂质子的进动频率差别越大，化学位移伪影越明显，因此选用场强较低的设备进行扫描可以减轻化学位移伪影。

⑭化学位移伪影的对策：改变频率编码的方向

化学位移伪影主要发生于与频率编码方向垂直的水脂界面上，如果改变频率编码方向，使脂肪组织与其它组织的界面与频率编码方向平行可消除或减轻肉眼观察到的伪影的程度。

⑮化学位移伪影的对策：施加脂肪抑制技术

化学位移伪影形成的基础是脂肪组织相对于其它组织的位置错误移动，如果在成像脉冲前先把脂肪组织的信号抑制掉，那么化学位移伪影将同时被抑制。

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7、装备伪影——卷褶伪影

①被检查的解部位的大小超出了观察野(FOV)范围，即选择观察野过小，而使观察野范围以外部分的解剖部位的影像移位或卷褶到图像的另一端。

②相位编码方向不同，卷褶伪影的位置也不同。

③MR信号在图像上的位置取决于信号的相位和频率，信号的相位和频率分别由相位编码和频率编码梯度场获得。

④信号的相位和频率具有一定范围。这个范围仅能对FOV内的信号进行空间编码，当FOV外的组织信号融入图像后，将发生相位或频率的错误，把FOV外一侧的组织信号错当成另一侧的组织信号，因而把信号卷褶到对侧，从而形成卷褶伪影。

⑤实际上卷褶伪影可以出现在频率编码方向，也可以出现在相位编码方向上。

⑥由于在频率方向上扩大信号空间定位编码范围，不增加采集时间，目前的MR设备均采用频率方向超范围编码技术，频率编码方向不出现卷褶伪影，卷褶伪影一般出现在相位编码方向上。

⑦在三维MR成像序列中，由于在层面方向上也采用了相位编码，卷褶伪影也可以出现在层面方向上。表现为第一层外的组织信号卷褶到最后一层的图像中。

⑧由于FOV小于受检部位所致，常出现在相位编码方向上，表现为FOV外一侧的组织信号卷褶并重叠到图像另一侧。

⑨卷褶伪影的对策：增大FOV

使之大于受检部位，且不增加采集时间。

⑩卷褶伪影的对策：切换频率编码与相位编码的方向

把层面中径线较短的方向设置为相位编码方向。如进行腹部横断面成像时，把前后方向设置为相位编码方向。

⑪卷褶伪影的对策：相位编码方向过采样

是指对相位编码方向上超出FOV范围的组织也进行相位编码，但在重建图像时，并不把这些过采样的区域包含到图像中，FOV外的组织因为有正确的相位信息，因此不发生卷褶。

⑫卷褶伪影的对策：施加空间预饱和带

给FOV外相位编码方向上组织区域放置一个空间预饱和带，其宽度应该覆盖FOV外的所有组织（相位编码方向），把该区域内的组织信号进行抑制，这样尽管卷褶伪影并没有消除，但由于被卷褶组织的信号明显减弱，卷褶伪影的强度也随之明显减弱。

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8、装备伪影——截断伪影

①截断伪影是由于数据采集不足所致，在空间分辨力较低的图像比较明显。

②在图像中高、低信号差别大的两个环镜的界面，如颅骨与脑表面、脂肪与肌肉界面等会产生信号振荡，出现环形黑白条纹，此即截断伪影。

③截断伪影可以通过增加矩阵来避免数据采集不足或在傅立叶变换前对信号滤过来抑制或消除截断伪影，但后者会导致空间分辨力下降。

④像素尺寸越大，包括的组织结构就越多，相邻像素间所产生的截断差别越大，就可能出现肉眼可见的明暗相间的条带。

⑤截断伪影容易出现在两种情况下：

图像的空间分辨力较低（即像素较大）；

在两种信号强度差别很大的组织间，如T2WI上脑脊液与骨皮质之间。

⑥截断伪影的特点：

常出现在空间分辨力较低的图像上；

相位编码方向往往更为明显，因为为了缩短采集时间相位编码方向的空间分辨力往往更低；

表现为多条明暗相间的弧线或条带。

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9、装备伪影——部分容积效应

①当选择的扫描层面较厚或病变较小且又骑跨于扫描切层之间时，周围高信号组织掩盖小的病变或出现假影。这种现象称为部分容积效应

②任何一个像素的信号强弱都是通过体素内包括的不同组织成分的平均信号强度反映出来的。因此，如果低信号的病变位于高信号的组织中，由于周围组织的影响。病变信号比原有的信号强度高。反之，高信号的病变如果位于低信号的组织中，其病变的信号比病变原有的信号强度低。

③部分容积效应的存在，可能漏掉小的病变或产生假像。

④部分容积效应可以通过选用薄层扫描或改变选层位置得以消除。这对微小病变的检出更为重要。

⑤减少扫描层厚而不是减小观察野是克服部分容积效应的有效方法。在可疑是部分容积效应造成的伪病灶的边缘作垂直方向定位，也可消除部分容积效应

造成的假像。

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10、装备伪影——层间干扰

①MRI需要采用射频脉冲激发，由于受梯度场线性、射频脉冲的频率特性等影响，实际上MR二维采集时扫描层面附近的质子也会受到激励，这样就会造成层面之间的信号相互影响，即层间干扰或层间污染。

②层间干扰的结果往往是偶数层面的图像整体信号强度降低，因而出现同一序列的MR图像一层亮一层暗相间隔的现象。

③层间干扰的对策：设置一定的层间距

④层间干扰的对策：采用间隔采集方式激发层面

如共有10层图像，先激发采集第1、3、5、7、9层，再激发采集第2、4、6、8、10层。

⑤层间干扰的对策：采用三维采集技术

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11、装备伪影——敏感性伪影

①不同组织成分的磁敏感性不同，它们的质子进动频率和相位也不同。回波平面成像(EPI)由于使用强梯度场，对磁场的不均匀性更加敏感，在空气和骨组织磁敏感性差异较大的变界处，如颅底与鼻窦处会因失相位出现信号丢失或几何变形的磁敏感性伪影。

②消除磁敏感伪影的方法是在做EPI之前进行匀场；改变扫描参数，如减小层厚、选择射频带宽较宽的序列或倾斜切面等。当然这样会延长扫描时间，降低时间分辨力。改善后处理技术对减轻磁敏感伪影也是有帮助的。

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12、运动伪影

①运动伪影包括人体生理性运动和自主性运动所产生的伪影。

②生理性运动伪影是因MR成像时间较长，成像过程中心脏收缩、大血管搏动、呼吸运动、血流以及脑脊液流动等引起的伪影，这种伪影是引起MR图像质量下降的最常见的原因。

③生理性运动伪影是生理性周期性运动所叠加的信号在傅立叶变换时使数据发生空间错位，导致在相位编码方向上产生间断的条形或半弧形阴影。

④这种伪影与运动方向无关，而影像的模糊程度取决于运动频率、运动幅度、重复时间和激励次数。

⑤心脏收缩、大血管搏动伪影：可采用心电门控或脉搏门控加以控制。心电门控之机理主要是通过心电图的R波控制扫描系统，从而获得心动周期不同阶段的心脏影像，使心脏收缩、大血管搏动所产生的伪影得以控制。脉搏门控通过传感器控制射频脉冲触发可有效地控制伪影产生。

⑥呼吸运动伪影：

在高磁场设备显得更加明显。使用呼吸门控或快速成像技术屏气扫描，能够有效地控制伪影产生。

低场强设备应尽可能缩短检查时间，以便减少产生伪影的机率。如改变矩阵，减少激励次数以及通过呼吸补偿技术去除呼吸时腹壁运动产生的伪影。

高场强MR设备，呼吸门控与心电门控同时使用，做心脏大血管扫描能获得更加理想的效果

快速梯度回波脉冲序列屏气扫描10~14s，能获得10~14层图像，可以完全克服呼吸伪影。

⑦流动血液伪影：

流动血液产生的伪影信号强度取决于血流方向与切层平面之间的相互关系，血流速度以及使用的TR、TE等参数。

当扫描层面与血管走行方向平行时，在相位编码方向上会产生与血管形状类似的条状阴影（血流伪影）。动脉血流伪影多因血管搏动引起，类似运动产生的伪影。预饱和技术可消除来自扫描层上下方的血流搏动产生的伪影。

梯度变换（相位、频率方向变换）可使伪影方向变换90°。例如做肝脏扫描时，主动脉血流搏动伪影会干扰对肝左叶的观察，当变换相位编码方向后，主动脉影像可转动90°，可以使肝左叶显示清楚。

⑧脑脊液流动伪影：

脑脊液流动伪影表现在脑脊液处出现模糊条形伪影，最常见于胸段脊髓后方类似占位性病变样改变。甚至在脊髓中央出现空洞样改变，或侧脑室内T2加权像出现低信号影，而T1加权像无任何改变。

血流补偿技术是减少和抑制脑背液搏动伪影的最有效方法，必要时与心电门控同时使用会取得抑制伪影的更好效果。变换梯度或改变脉冲序列也可消除

脑脊液流动伪影。

⑨自主性运动伪影：

在MR扫描过程中，由于患者运动，如颈部检查时吞咽运动，咀嚼运动，头部检查时病人躁动、眼眶检查时眼球运动等均可在图像上造成各种不同形状的伪影，致使图像模糊、质量下降。

克服自主性运动伪影的最有效办法是改变扫描参数，尽量缩短检查时间，如快速成像技术，减少信号激励次数、改变矩阵等。

固定患者及检查部位，如在做眼眶扫描时，为了避免眼球运动，固定头部并嘱咐患者在扫描时闭目。颈部检查时固定下颌部等。

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13、金属异物伪影

①金属异物包括抗磁性物质及铁磁性物质。

②金属异物只要使磁场均匀性改变百万之几，就足以造成图像变形。抗磁性物质磁化率为负值，其组成原子的外电子是成对的。人体内大多数物质和有机化合物属这类物质。

③金属异物主要是指铁磁性物质，如发夹、金属钮扣、针、胸罩钩、各种含铁物质的睫毛膏、口红，外科用金属夹、固定用钢板及含有金属物质的各种标记物以及避孕环等。

④不慎将金属异物带入磁场时，在MR成像过程中易产生祸流，在金属异物的局部形成强磁场，从而干扰主磁场的均匀性。

⑤局部强磁场可使周围旋进的质子很快丧失相位，而在金属物体周围出现一圈低信号“盲区”，其边缘可见周围组织呈现的高信号环带，以及图像出现空间错位而严重失真变形。

⑥目前，骨科手术所用高科技镍、钛合金固定板，假关节等材料不受磁性吸引，在其周围不产生伪影，可以进行MRI检查，但必须达到标准要求。

⑦检查时间不能过长，以免造成灼伤。