鎳鉻合金樁核冠模型在不同MR序列偽影的比較研究

王雅靜張惠英李 暉

1.河北聯(lián)合大學(xué)，唐山063000；2.河北聯(lián)合大學(xué)附屬醫(yī)院MR室，唐山063000

鎳鉻合金樁核冠模型在不同MR序列偽影的比較研究

王雅靜1張惠英2▲李 暉2

1.河北聯(lián)合大學(xué)，唐山063000；2.河北聯(lián)合大學(xué)附屬醫(yī)院MR室，唐山063000

目的探討不同MR掃描序列中鎳鉻合金樁核冠模型的偽影大小。方法選取臨床常用的鎳鉻合金制成左下6標(biāo)準(zhǔn)樁核冠模型，將其固定于水模中。應(yīng)用西門子1.5 T MR掃描儀，采用頭線圈對水模進(jìn)行掃描，同時應(yīng)用頭部常用的掃描序列（SE T1WI、TSE T2WI、FLAIR、T2*WI、DWI）進(jìn)行橫斷面掃描，觀察每個成像序列中偽影面積最大的層面并測量其面積，每個數(shù)據(jù)均測量3次。應(yīng)用SAS V8統(tǒng)計學(xué)軟件對結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果鎳鉻合金在DWI序列產(chǎn)生的偽影最大，與其他序列的偽影比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。T2*WI序列產(chǎn)生的偽影與其他序列的偽影比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。T2WI序列產(chǎn)生的偽影與其他序列的偽影比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。T1WI和FLAIR序列偽影最小，其與DWI、T2*WI、T2WI序列的偽影比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。T1WI和FLAIR序列的偽影比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論不同序列金屬偽影不同，DWI偽影最大，T2*WI次之，然后是T2WI，T1WI和FLAIR偽影最小。

磁共振成像；鎳鉻合金；偽影；成像序列

MR檢查在頭部疾病診斷中起著重要作用［1］，在臨床工作中，常遇到口腔內(nèi)有不易或不可摘除的金屬植入物但又必須接受MR檢查的患者，而這些金屬植入物會產(chǎn)生偽影，進(jìn)而影響圖像質(zhì)量，了解不同序列偽影大小對掃描策略的制訂有重要指導(dǎo)意義。鎳鉻合金是制作人造冠、固定橋的常用材料之一［2］，在我國應(yīng)用相當(dāng)廣泛。本研究采用1.5 T MR掃描儀對不同序列的MR鎳鉻合金偽影進(jìn)行研究，旨在指導(dǎo)MR掃描序列的選取。

1 材料與方法

1.1 模型制備

采用目前國內(nèi)常用的非貴金屬合金鎳鉻合金制成左下6標(biāo)準(zhǔn)樁核冠模型。準(zhǔn)備長方體塑料盒，大小

為20 cm×30 cm×25 cm，盒內(nèi)底部中心固定塑料桿（直徑約0.6 cm），將鎳鉻合金樁核冠固定于定位桿頂端，盒內(nèi)充滿水。

1.2 MR檢查

使用西門子1.5 T MAGNETOM NOVUS MR掃描儀，采用頭線圈，將模型沿主磁場方向水平放在頭線圈中心位置，行橫斷面掃描。選用臨床頭部MRI檢查常用的5種序列：SE T1WI、TSE T2WI、FLAIR、T2*WI、DWI，各序列參數(shù)見表1。觀察各個序列掃描圖像，確定每個序列中偽影面積最大的層面，用機(jī)器自帶軟件測量其面積。每個數(shù)據(jù)均測量3次，取其平均值。

表1 各序列掃描參數(shù)

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

鎳鉻合金樁核冠在MR掃描各序列均產(chǎn)生明顯偽影，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（F=1897.59，P=0.0001）。偽影表現(xiàn)為圖像的變形，在T2*WI序列呈低信號；在其他序列主要呈低信號，部分邊緣呈不規(guī)則條帶狀高信號。鎳鉻合金在SE T1WI、TSE T2WI、FLAIR、T2*WI、DWI序列產(chǎn)生的偽影大小分別為（5.21±0.58）cm2、（8.44±0.58）cm2、（5.59±0.16）cm2、（19.75±4.59）cm2、（26.25±0.85）cm2（圖1）。SNK-q檢驗顯示，鎳鉻合金在DWI序列產(chǎn)生的偽影最大，與其他序列的偽影比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。T2*WI序列產(chǎn)生的偽影與其他序列的偽影比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。T2WI序列產(chǎn)生的偽影與其他序列的影間比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。T1WI和FLAIR序列偽影最小，其與DWI、T2*WI、T2WI序列的偽影比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。T1WI和FLAIR序列的偽影比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

圖1 不同序列鎳鉻合金橫斷面?zhèn)斡皥D像A.T1WI；B.T2WI；C.FLAIR；D.T2*WI；E.DWI

3 討論

3.1 偽影

MR成像時間長，原理及技術(shù)較為復(fù)雜，在檢查過程中容易產(chǎn)生各種不同類型的偽影［3-5］，這些偽影會導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，部分圖像甚至無法閱讀。偽影還會掩蓋病灶而漏診，或表現(xiàn)為假病灶而造成誤診。

磁共振偽影主要包括與硬件相關(guān)的偽影、與圖像處理相關(guān)的偽影、與患者相關(guān)的偽影（運動偽影、金屬偽影）、與環(huán)境相關(guān)的偽影［6］，口腔內(nèi)金屬物引起的偽影屬于與患者相關(guān)偽影中的金屬偽影，常造成鄰近組織結(jié)構(gòu)變形，局部信號明顯減弱或增強(qiáng)。

金屬偽影產(chǎn)生的主要原因是金屬與周圍組織的磁化率存在差異，造成局部磁場不均勻，因此，金屬偽影亦被稱為磁敏感性偽影。此外，在梯度線圈通電開起和關(guān)閉時，金屬因為梯度場的變化切割而產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流），破壞了質(zhì)子核與梯度場的線性關(guān)系，引起圖像的不規(guī)則變形。

在MRI掃描中所產(chǎn)生的金屬偽影特點是金屬所在區(qū)域出現(xiàn)低信號區(qū)，邊緣出現(xiàn)環(huán)形的高信號帶，但是在T2*WI序列中表現(xiàn)為低信號區(qū)。相關(guān)研究顯示，在金屬修復(fù)體偽影邊緣可出現(xiàn)不規(guī)則高信號帶［7-8］。

3.2 不同序列間金屬偽影的大小

磁共振是研究具有磁矩的原子核在靜磁場中與

電磁輻射相互作用的一門學(xué)科，利用脈沖序列進(jìn)行成像。脈沖序列種類繁多，主要分為自由感應(yīng)衰減類系列、自旋回波類序列、梯度回波類序列、雜合序列［9］。臨床中應(yīng)根據(jù)檢查需要選取不同的掃描序列。

自旋回波（spin echo，SE）序列是目前臨床磁共振成像中最基本、最常用的經(jīng)典序列，其特點是在90°脈沖激發(fā)后，利用180°復(fù)相脈沖剔除因主磁場不均勻而造成的橫向磁化矢量衰減，T1WI屬于SE類序列?？焖僮孕夭ǎ╢ast-spin-eeho，F(xiàn)SE）序列是在90°脈沖與180°重聚脈沖后再連續(xù)施加聚相位180°脈沖，通過多個重聚脈沖剔除磁場不均勻造成的質(zhì)子失相位［10］，從而減少因金屬等引起的變形偽影，臨床常用的T2WI屬于這一序列。反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversion recovery，IR）類序列是具有180°反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖序列的統(tǒng)稱，目前一般采集的自旋回波，實際上就是在SE序列前施加一個180°反轉(zhuǎn)預(yù)脈沖，臨床顱腦檢查中常用的液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)（fluid attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR）序列就屬于這類序列，因此在磁共振掃描時，偽影控制的效果跟SE和FSE序列相一致［11］。

相關(guān)研究顯示，T2WI的磁化率偽影較T1WI更明顯［12］，但邵晨嬰等［13］認(rèn)為，在相同磁場強(qiáng)度下，T1WI所形成的偽影面積顯著大于T2WI。本研究結(jié)果顯示，鎳鉻合金在T2WI序列產(chǎn)生的偽影面積大于T1WI及FLAIR序列，T1WI與FLAIR序列偽影無差別。一般來說，隨著回波時間的延長，磁化率偽影會越明顯，T2WI序列回波時間較T1WI序列長，因此磁化率偽影相對明顯，進(jìn)而導(dǎo)致T2WI金屬偽影相對明顯。與T1WI序列相比，由于FLAIR序列使用了數(shù)個180°重聚脈沖，使質(zhì)子不易失相位，從而減輕了偽影，導(dǎo)致在磁共振掃描時T1WI與FLAIR序列之間偽影面積無明顯差異。

梯度回波（gradient recalled echo，GRE）序列是利用梯度場的方向切換產(chǎn)生的回波，T2*WI序列屬于此類序列，其特點是在外磁場上疊加一個不均勻的梯度磁場，使被檢測質(zhì)子的自旋很快失相位，然后再施加一個大小相等、方向相反的梯度場，使自旋的相位重聚，形成一個回波（梯度回波），檢測該回波即可獲得MR影像。由此可見，當(dāng)口腔內(nèi)有金屬植入物時，會使主磁場的均勻性被破壞，質(zhì)子在射頻脈沖（RF）作用后，XY平面上形成的磁化強(qiáng)度矢量My將不再處于同相位，之后所施加的兩次成對梯度脈沖將進(jìn)一步干擾磁場的均勻性，使之更加無法聚相位以獲得回波信號［14］。該序列不能剔除主磁場不均勻所造成的質(zhì)子失相位，因此梯度回波序列對磁化率變化敏感，偽影要大于自旋回波序列［15］，偽影特點表現(xiàn)為蘑菇狀［16］。本研究結(jié)果顯示，GRE序列產(chǎn)生的偽影較SE、TSE序列大，偽影為均勻的低信號。此外，T2*WI序列對出血敏感，在對口腔內(nèi)有金屬修復(fù)體的患者進(jìn)行顱腦MR檢查時，出血的檢出率會受到影響，因此在序列選擇時要權(quán)衡其利弊。

腦血管病檢查中常用的彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）屬于平面回波序列，DWI序列是目前臨床上診斷急性腦梗死的最敏感檢查方法［17］。DWI序列在一次射頻脈沖激發(fā)后能夠采集多個梯度回波，磁敏感程度極高，對磁場的均勻性要求也非常高，因此當(dāng)金屬物破壞磁場的均勻性時，該序列產(chǎn)生的偽影也最重［18］。本研究中，所有序列圖像中的DWI序列偽影也最大，導(dǎo)致掃描圖像嚴(yán)重變形，出現(xiàn)大面積低信號區(qū)，影響圖像觀察，因此口腔內(nèi)有金屬義齒的患者在進(jìn)行顱腦擴(kuò)散加權(quán)成像檢查時，產(chǎn)生的偽影可能會很大，使臨床無法作出正確診斷，從而延誤最佳治療時期。相關(guān)研究顯示，Propeller技術(shù)可以明顯減輕偽影，但不是所有磁共振掃描儀都有該序列，如果磁共振掃描儀具有Propeller技術(shù)，那么對于有金屬偽影的患者就可應(yīng)用Propeller DWI序列進(jìn)行掃描［19-21］。

綜上所述，在磁共振掃描中，DWI序列的偽影最大，T2*WI序列次之，然后是T2WI序列，而T1WI、FLAIR序列的偽影相對較小，因此在臨床MR掃描中，如果遇到口腔內(nèi)有無法摘除的金屬物時，醫(yī)師應(yīng)根據(jù)診斷需要選擇磁敏感偽影相對不明顯的SE序列、快速SE序列、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列，以減少金屬偽影對掃描圖像的影響。

［1］Lenzi TL，Marquezan M，Bonini GC，et al.Repairing ditched amalgam restorations is less time and tooth structure-consuming than replacement［J］.Eur Arch Paediatr Dent，2013，14（5）：345-349.

［2］孫櫻林，劉玉華.鎳鉻合金固定修復(fù)體對MRI影像的影響［J］.現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)雜志，2007，21（1）：72-75.

［3］Dengg S，Kneissl S.Comparison of susceptibility artifacts generated by microchips with different geometry at 1.5 Tesla magnet resonance imaging.A phantom pilot study referring to the ASTM standard test method F2119-07［J］. Tierarztl Prax Ausg K Kleintiere Heimtiere，2013，41（5）：289-296.

［4］Graves MJ，Mitchell DG.Body MRI artifacts in clinical practice：a physicist′s and radiologist′s perspective［J］.J Magn Reson Imaging，2013，38（2）：269-287.

［5］Sirin S，Goericke SL，Huening BM，et al.Evaluation of 100 brain examinations using a 3 Tesla MR-compatible incubator-safety，handling，and image quality［J］.Neuroradiology，2013，55（10）：1241-1249.

［6］黃堅鋼.常用口腔金屬和陶瓷材料在不同場強(qiáng)磁共振上的偽影檢測與比較［D］.杭州：浙江大學(xué)，2012.［7］鄧承健，何衛(wèi)紅，范錕，等.金屬假牙對頭部磁共振成像的影響及其處理方法［J］.中國醫(yī)藥導(dǎo)報，2012，9（22）：104-105.

［8］劉廣順，王瑤，任慶云，等.金屬固定假牙對磁共振成像的影響［J］.河北醫(yī)藥，2010，32（3）：262-263.

［9］李坤成.全國醫(yī)用設(shè)備使用人員（MRI醫(yī)師）上崗證考試指南［M］.北京：軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社，2009：29.

［10］尹建忠.MRI基礎(chǔ)［M］.天津：天津科技翻譯出版公司，2004：82.

［11］Blankenstein FH，Truong B，Thomas A，et al.Signal loss in magnetic resonance imaging caused by intraoral anchored dental magnetic materials［J］.Rofo，2006，178（8）：787.

［12］王駿，趙海濤，張益蘭，等.醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)［M］.北京：人民軍醫(yī)出版社，2011：572-573.

［13］邵晨嬰，俞立英，解春，等.不同磁場強(qiáng)度下鎳鉻合金固定修復(fù)體MRI偽影的比較［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報·醫(yī)學(xué)版，2008，28（11）：1369-1372.

［14］韓鴻賓.臨床磁共振成像序列設(shè)計與應(yīng)用［M］.北京：北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2007：56.

［15］葉國勤，鄭霖，楊斌斌，等.口腔金屬修復(fù)體對磁共振成像影響的研究［J］.現(xiàn)代實用醫(yī)學(xué)，2014，26（6）：665-667.

［16］Kazuyuki Minowa DDS，Satoru ABE，Sawamura T，et al.A method of reducing susceptibility artifacts in MRI of the head and neck region［J］.Oral Radiology，1997，13（1）：45-49.

［17］Deguchi I，Dembo T，F(xiàn)ukuoka T，et al.Usefulness of MRADWI mismatch in neuroendovascular therapy for acute cerebral infarction［J］.Eur J Neurol，2012，19（1）：114-120.

［18］鮑道亮，陳韻彬，李偉寧，等.MRI檢查常見偽影的形成與消除方法的探討［J］.中國CT和MRI雜志，2009，7（4）：64-65.

［19］劉廣順，任慶云，孟令強(qiáng)，等.口腔金屬材料對磁共振成像的影響［J］.華西口腔醫(yī)學(xué)雜志，2010，28（5）：505-508.

［20］錢根年，陳自謙，倪萍.螺旋槳技術(shù)消除顱腦磁共振圖像偽影的臨床價值探討［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（2）：76.

［21］劉廣順，任慶云，雷立存，等.金屬結(jié)扎絲對顱腦MR影像的影響與Propeller技術(shù)的臨床應(yīng)用［J］.河北醫(yī)藥，2010，32（4）：396-397.

Comparative study of MR artifacts of different sequences caused by Ni Cr alloy post core crown model

WANG Ya-jing1ZHANG Hui-ying2▲LI Hui2
1.Hebei United University，Tangshan063000，China；2.MR Laboratory，Hospital Affiliated to Hebei United University，Tangshan063000，China

Objective To explore the size of artifacts of Ni Cr alloy post core crown model in different MR sequences. Methods The six standard in the lower left of Ni-Cr alloy post core crown model was made and fixed in water model. Water model was scanned by 1.5 T MR using head coil.The sequence were SE T1WI，TSE T2WI，F(xiàn)LAIR，T2*WI，DWI. The section of the largest artifacts was observed and its area was measured.Each data were measured for 3 times，and the result was analysed by statistical software of SAS V8.Results The artifacts areas in DWI sequence was the largest，compared with other artifacts in sequence，the difference was significant（P＜0.05）.The artifacts areas in T2*WI sequence compared with other sequences，the difference was significant（P＜0.05）.The artifacts areas in T2WI sequence compared with other sequences，the difference was significant（P＜0.05）.The artifacts areas in T2WI and FLAIR sequence was the smallest，compared with other artifacts in sequence，the difference was significant（P＜0.05）.The artifacts areas in T1WI sequence compared with FLAIR sequence，the difference was not significant（P＞0.05）.Conclusion The artifacts size is different in different sequence.The artifacts is biggest in DWI sequence，the second is T2*WI，then the T2WI，the artifacts is smallest in T1WI and FLAIR sequence.

Magnetic resonance imaging；Ni-Cr alloy；Artifacts；Imaging sequence

R445.2

A

1674-4721（2015）05（a）-0132-04

2015-03-24 本文編輯：祁海文）

王雅靜（1986-），女，漢族，河北遵化人，2012級在讀碩士研究生，研究方向：神經(jīng)系統(tǒng)MR診斷

▲通訊作者：張惠英，主任醫(yī)師