淺談磁共振成像中金屬偽影的控制

朱寧玉，周小兵

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210029

淺談磁共振成像中金屬偽影的控制

朱寧玉，周小兵

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210029

本文探討磁共振（MR） 磁敏感偽影（MSA）生成的機(jī)制、影響因素及抑制方法。[關(guān)鍵詞] 磁共振成像；磁敏感偽影；自旋回波序列；磁性物質(zhì)

磁場(chǎng)的均勻性是磁共振（MR）成像的基本條件，磁場(chǎng)環(huán)境不穩(wěn)定都會(huì)引起磁場(chǎng)均勻性的破壞。臨床把MR 成像過(guò)程中主磁場(chǎng)受磁化干擾而形成的幾何變形和信號(hào)失真的影像稱為磁敏感偽影（magnetic susceptibility artifact，MSA）。目前，各種金屬材料，如齒科材料、骨科材料等在臨床上均有廣泛的運(yùn)用。在常規(guī)磁共振成像過(guò)程中當(dāng)金屬位于成像區(qū)域內(nèi)（金屬假牙進(jìn)行鼻咽部檢查），會(huì)造成圖像質(zhì)量明顯下降，甚至完全不能作為診斷依據(jù)。因此，在磁共振檢查中，要求利用一系列技術(shù)盡可能地降低磁共振成像的金屬偽影，使圖像達(dá)到診斷要求。

1 物質(zhì)的磁性

（1）抗磁性物質(zhì)，如CH-化合物，在外磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生和主磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)，在物質(zhì)內(nèi)部所產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小明顯小于所處的外在磁場(chǎng)強(qiáng)度。如水分子在1.5T（1500G）的外在場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生0.015G，方向與主磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)。

（2）順磁性物質(zhì)在外加磁場(chǎng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生與主磁場(chǎng)方向相同，比抗磁性物質(zhì)強(qiáng)10000倍的磁場(chǎng)，如對(duì)比劑釓（Gd）在1.5T的磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生150G的外加磁場(chǎng)。

（3）鐵磁性物質(zhì)在磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生與主磁場(chǎng)方向相同，強(qiáng)度很大的磁場(chǎng)。如含鐵的合金在1.5T下會(huì)產(chǎn)生150萬(wàn)G的磁場(chǎng)這已大于成像系統(tǒng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，而且附加磁場(chǎng)在外磁場(chǎng)消失后并不立即消失，這類物質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響臨近質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率和相位，在磁共振成像中造成嚴(yán)重的影響。

2 醫(yī)用金屬材料

（1）醫(yī)用不銹鋼：有鐵素體、奧式體和沉淀硬化型不銹鋼；奧式體不銹鋼無(wú)磁性，抗腐蝕性能好，廣泛用于人工關(guān)節(jié)，骨折內(nèi)固定器械、各種齒冠，固定支架人工心臟瓣膜等。

（2）醫(yī)用鈷基合金。主要是鈷鉻鉬合金，用于骨科、牙科、整形科等。其力學(xué)性能、耐腐蝕性能及生物相容性好，用于制造人工關(guān)節(jié)、齒科材料等。

（3）醫(yī)用貴金屬。金和銀（逆磁性物質(zhì)）貴金屬具有獨(dú)特的物理及化學(xué)性能，對(duì)生物組織無(wú)毒，刺激性小，美觀，多用于心臟起搏器，牙齒修復(fù)等。

（4）醫(yī)用鈦（順磁性物質(zhì)）及其合金鈦鋁釩等，生物相容行好。耐腐蝕性好合金密度小，具有一定的力學(xué)相容性，主要用于整形外科等。

3 金屬類物質(zhì)產(chǎn)生偽影的機(jī)制

MR成像的層面內(nèi)空間定位是依靠在序列中施加額外的線性空間定位梯度來(lái)進(jìn)行的。線性變化的梯度場(chǎng)每一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著空間讀出方向上的每一條線的位置。如果臨近出現(xiàn)具有一定磁性的物質(zhì)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與原來(lái)的梯度編碼磁場(chǎng)相疊加，就破壞局部磁場(chǎng)的均勻性，從而導(dǎo)致機(jī)體組織局部區(qū)域的磁場(chǎng)不再均勻，相鄰組織質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率和相位發(fā)生變化，T2*明顯縮短，MR信號(hào)下降，像素的定位關(guān)系發(fā)生錯(cuò)誤。由于局部磁場(chǎng)變化（根據(jù)拉莫定律），造成質(zhì)子信號(hào)被錯(cuò)誤的解讀在圖像的錯(cuò)誤位置上造成圖像變形。主磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，產(chǎn)生的偽影越大。

4 金屬偽影矯正技術(shù)

（1）MR檢查前仔細(xì)詢問(wèn)病史，詢問(wèn)病人主管的臨床醫(yī)生，充分了解金屬物種類、部位形狀大小。如果可能，應(yīng)盡量去除受檢者體內(nèi)及體表的金屬異物

（2）金屬材料的形狀、大小、成分，鐵磁性材料的磁化率很高，產(chǎn)生的偽影也大，鈦合金屬于順磁性物質(zhì)，偽影較鐵磁性物質(zhì)輕，但也影響圖像質(zhì)量。

磁敏感偽影的形態(tài)隨金屬釘與主磁場(chǎng)的角度而改變。當(dāng)釘長(zhǎng)軸與主磁場(chǎng)夾角增大，金屬偽影將成比例增大，金屬物的長(zhǎng)軸在磁體內(nèi)與主磁場(chǎng)方向一致時(shí)，偽影相對(duì)小一些。

（3）掃描序列的類型和參數(shù)：① FSE、SE 及IR 序列帶有180 °相位重聚脈沖，對(duì)主磁場(chǎng)不均勻造成的質(zhì)子失相位效應(yīng)（T2*衰減）抑制效果好。自旋回波SE或FSE序列比梯度回波GRE產(chǎn)生的偽影小，平面回波EPI成像最差。②快速自旋回波序列（FSE）選短回波間距（ETL），對(duì)磁敏感效應(yīng)的敏感性比長(zhǎng)回波間距的快速自旋回波序列及常規(guī)自旋回波序列低。③ 使用小的感興趣區(qū)、高分辨率矩陣，薄層和高梯度磁場(chǎng)可以減小金屬偽影，小體素成像，如增加掃描矩陣，減低掃描層厚。④ TE是影響圖像質(zhì)量的關(guān)鍵因素，偽影隨TE延長(zhǎng)而加重，這在GRE序列表現(xiàn)更明顯，主磁場(chǎng)不均勻造成的T2*衰減，自由水分子因彌散（布朗運(yùn)動(dòng)）造成的失相位，隨著TE延長(zhǎng)，彌散效應(yīng)越明顯，偽影也越重。應(yīng)選擇短回波時(shí)間（TE）。⑤ 因偽影在成像平面內(nèi)傾向于沿頻率編碼方向分布，可以改變頻率編碼與相位編碼的方向，可以使偽影避開需要觀察的組織，某些情況也可以變換病人體位或改變層選方向，以使需要觀察的組織避開偽影。⑥采用增加帶寬的方式掃描，增加帶寬后，金屬體偽影導(dǎo)致的鄰近區(qū)域信號(hào)缺失、畸變，較常規(guī)掃描成像有明顯改善。常規(guī)掃描偽影面積大，常規(guī)掃描信噪比高。增加帶寬的掃描方式，是簡(jiǎn)便易行的抑制金屬偽影的方法，由于其導(dǎo)致遠(yuǎn)隔區(qū)域偽影范圍擴(kuò)散，圖像信噪比下降，仍需與常規(guī)掃描對(duì)照觀察。⑦ 高場(chǎng)MR中，頻率法經(jīng)常用于病變中的脂肪抑制，頻率選擇脂肪抑制主要是依靠水與脂肪中氫質(zhì)子的共振頻率不同。在成像容積內(nèi)磁場(chǎng)必需均勻，才可以獲得圖像內(nèi)均一的脂肪抑制。金屬配件或碎片周圍磁場(chǎng)變異導(dǎo)致磁場(chǎng)不均勻，因而脂肪抑制效果差?？蛇x擇短反轉(zhuǎn)時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)法（STIR）用于脂肪抑制，STIR序列對(duì)磁場(chǎng)的依賴性較小，圖像偽影較小，但檢查時(shí)間長(zhǎng)

5 小結(jié)

隨著臨床醫(yī)用金屬材料的日益廣泛的應(yīng)用，MR偽影的矯正技術(shù)也越來(lái)越受到大家的重視，新的技術(shù)也會(huì)不斷出現(xiàn)，影像工作者應(yīng)迎接挑戰(zhàn)，用更合適的MR檢查技術(shù)以矯正偽影，努力減少偽影給影像診斷帶來(lái)的影響，更好地為患者服務(wù)。

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Talking about Magnetic Resonance Imaging Metal Artifact Control

ZHU Ning-yu, ZHOU Xiao-bing
Radiology Department, First Hospital Affiliated to Nanjing Medical University,Nanjing Jiangsu 210029, China

Explore MR magnetic sensitive artifact (MSA) genereted mechanism factors and suppression method

MRI; MSA; SE sequence; magnetic materials

R445.2

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.12.033

1674-1633(2011)12-0097-02

2011-05-03

作者郵箱：zhouxb1451@126.com