80例常规颅脑MRI伪影分析

首都医科大学附属北京天坛医院 放射科，北京 100070

引言

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技术具有无辐射、对比分辨率高、软组织成像好、可行多参数采集以及功能成像等优势，已经成为临床上诊断颅脑疾病的常规检查手段之一，并且高质量的MR影像对颅脑疾病的诊断愈发重要[1]。由于MRI的复杂性，在行颅脑MRI检查时，经常由于各种不同原因（包括患者、技师、屏蔽、环境、设备硬件与软件等各方面），使得图像出现不能体现患者真实组织结构的异常MR信号，主要表现为鬼影、图像模糊、几何变形和信噪比降低等，统称为伪影[2]。伪影的产生往往严重影响图像质量，干扰诊断医师对病变的准确判断，甚至导致误诊或漏诊。因此，了解伪影产生的类型，分析伪影产生的原因，寻找消除或减少伪影的方法是提高颅脑MR图像质量的重要环节，对提高颅脑MRI的临床诊断效率具有实际意义。

1 材料与方法

1.1 一般材料

本研究所用设备为我院Philips公司的Ingenia CX 3.0T核磁共振设备，选取2019年2月至8月期间，行颅脑MRI平扫、MRA及颅脑增强扫描时产生伪影的患者80例，扫描期间系统均未提示错误。患者平均年龄为（40±26）岁，其中男性43人，女性37人。本研究获得患者的知情同意并符合院内伦理委员会要求。

1.2 扫描序列与基本参数

所选80例患者中，25人行MR常规平扫（扫描序列包括T2WI TSE、3D T1WI、3D T2 Flair、DWI等序列），30人行磁共振动脉成像（扫描序列包括TOF-MRA等序列），25人行MR常规增强扫描（扫描序列包括T2 TSE、3D T1、3D T2 Flair、DWI以及注射对比剂后的T1WI脂肪抑制序列）。各个序列的基本参数如表1所示。

表1 扫描序列及基本参数

1.3 伪影分类与统计

根据伪影产生原因，本研究将颅脑MRI伪影归类为设备伪影、患者伪影和外源性伪影三大类。其中设备伪影主要包括线圈故障、卷褶伪影等；患者伪影主要包括运动伪影和植入器械伪影等；外源性伪影包括外源性射频干扰伪影和外围辅助装置所致伪影等；统计各类伪影产生的例数与占比，并分析产生原因，以期寻到合适的解决办法，消除和减少颅脑MR伪影，提高图像质量。

2 结果

所统计的颅脑MR伪影类型与例数如表2所示，设备伪影8例（占比10%，其中，线圈故障2例，卷褶伪影6例），患者伪影52例（占比65%，其中，自主运动伪影24例，血管搏动伪影15例，植入器械伪影13例），外源性伪影20例（占比25%，其中，射频干扰12例，外源性辅助装置伪影7例、呕吐物所致伪影1例）。

表2 颅脑MR伪影类型与例数

本文所列各类MR伪影产生的原因以及在图像上的表现形式均有所不同，均导致图像质量显著下降，其中部分伪影严重影响诊断。图1a显示为线圈故障所致伪影，怀疑是线圈内部部件损坏，导致采集信号缺失，经工程师修理线圈后伪影消失；图1b为典型的卷褶伪影，经增大FOV后，伪影得以缓解。

图1 设备伪影

本研究中的MR图像运动伪影如图2所示。其中，图2a为一名颅内占位患者喉部不舒服，咳嗽导致的运动伪影；图2b为眼球运动导致的图像伪影；图2c为增强扫描时血管搏动导致的伪影。图3显示出了典型的植入器械伪影，其中图3a为患者植入金属牙冠且不可摘除，导致图像的口鼻部出现明显的金属伪影；图3b为植入了引流管的患者，由于引流管含有金属成分，导致引流管附近图像缺失；图3c为植入了引流管的同一患者的弥散加权成像，引流管附近图像明显变形。图4为一名佩戴耳钉的患者，患者自述佩戴耳钉为纯金材质，扫描图像却出现显著金属伪影，其中DWI图像上小脑局部图像丢失变形，去除耳钉后，伪影消失。

图2 运动伪影

图3 植入器械伪影

图4 金属伪影（耳钉）

外源性伪影主要见于图5和图6中。其中，图5为屏蔽欠佳导致的射频干扰伪影，图5a表现为多条射频干扰线，图5b表现为单条较亮的射频干扰线，经过排除干扰源以及加强屏蔽后，得以消除。图6为呕吐物所致伪影的图像，是由于前一个患者呕吐后，残留呕吐物进入线圈内部，未及时清理所致，在患者脑后出现显著的亮信号并轻微卷褶到脑部图像中，经过拆卸线圈，彻底清理呕吐物后，伪影消失。

图5 射频干扰伪影

图6 呕吐物所致伪影

3 讨论与结论

3.1 设备伪影

本研究所用MR设备为Philips公司的Ingenia CX 3.0T核磁共振设备，其32通道头部线圈为一种包裹式线圈，线圈内部是由多个电容等距串接在端环上，在行头部MR扫描时，若线圈内部出现漏波、接触不良或其他故障，扫描的图像易出现伪影，这种情况下需要及时联系售后工程师来检测并维修[3]。

采集技术或序列参数设置不当易导致卷褶伪影、化学位移伪影、截断伪影等。由于飞利浦工程师对扫描序列进行了优化，日常扫描中化学位移伪影一般肉眼不可见，亦未见到截断伪影。而卷褶伪影却出现多次，其产生原因主要是MRI扫描视野（Field of View，FOV）小于需要成像的解剖层面，导致部分图像移位或者卷褶到图像的另一端或下一层。一般而言，卷褶伪影的位置与相位编码方向相关[4-5]。消除或减少卷褶伪影的方法较多，主要包括：① 增大FOV，其缺点是在不增加扫描层数的前提下会牺牲空间分辨率；② 切换相位编码与频率编码方向，将相位编码方向设置在被检部位最小直径的解剖方向上，同时选择无卷褶技术；③ 在相位编码方向上施加空间预饱和带，尽量覆盖FOV之外的所有组织，从而抑制这些区域的组织信号，但是这种方法不能彻底消除卷褶伪影。本研究中的几例卷褶伪影通过增大FOV，并增加扫描层数得以解决，图像扫描细节未显著丢失，缺点是延长了扫描时间。

3.2 患者伪影

行颅脑MRI扫描时，出现伪影的最常见原因之一为患者运动，主要表现为图像模糊或者相位编码方向上的重影。不同类型的运动导致的MR图像出现伪影的机理和表现形式不尽相同，通常，相位编码方向上相邻k空间线数据采集点的时间差比频率编码方向数据采集点的时间差略长，因此相位编码方向上累积的相位位移所致的伪影较为显著[6-7]。本研究中，导致头部MRI运动伪影的主要原因包括三类：① 不自主运动，包括打喷嚏、咳嗽、打哈欠、吞咽、眨眼等不规律的动作以及癫痫患者不自主晃动等；② 患者自主运动，包括长时间扫描导致身体不适而换姿势、紧张导致眼球运动等；③ 周期性运动，例如血管搏动和脑脊液流动等[8-9]。对于运动伪影而言，一般原则为避免或降低图像采集期间运动的速度和幅度；检查前利用耳套或海绵套等固定患者头部且缩短扫描时间亦至关重要。对于癫痫患者，若胳膊晃动严重，可将手压在患者身体下面，以减弱肢体不自主晃动引起的头部的运动；对于感冒咳嗽以及其他不适易引起头部运动的情况，尽量选择扫描时间快的序列；对于紧张或焦虑的患者，检查前应进行心理辅导；如果运动伪影严重且影响诊断，重复扫描是唯一的办法。

行常规颅脑MRI扫描时最易出现的周期性运动伪影是血管搏动伪影。其中，较为常见的情况为注射对比剂后进行增强扫描时，由于血液信号增强，T1WI序列上易呈现来自静脉的搏动伪影，其具有很强的周期性，沿相位编码方向分布，主要表现为一串等间距的血管影，而且血管信号越强，搏动伪影越明显[10-11]。本研究中的血管搏动伪影大都是来自静脉窦的搏动伪影，主要影响范围为小脑局部组织的成像。解决此类颅脑MRI血管搏动伪影的主要对策为使用流动补偿技术，这一技术对缓慢血流造成的伪影具有较好的效果。此外，必要时可尝试切换相位编码与频率编码方向，但是这种方法不能消除搏动伪影。若搏动伪影不明显且不影响脑部病变的诊断，亦可忽略不计。

磁化率是物质的基本特性之一，成像时，两种磁化率差别较大的组织界面上将出现伪影，称之为磁化率伪影[12-14]。磁化率伪影表现为局部信号明显减弱或增强，常伴有组织变形。对于高质量的MR影像而言，主磁场和梯度场的均匀性和恒定性至关重要。而患者佩戴的假牙、牙套、术后植入的引流泵等金属材料会破坏主磁场的均匀性，使得采集的图像变形或出现异常的混杂信号，可表现为网状或条状伪影，甚至信号丢失。为确保图像质量和患者安全，行MR头部扫描时，患者应尽量移除假牙或牙套，以避免产生金属伪影；对于无法移除的情况，尤其是颅内术后植入引流泵的情况，金属影伪无法避免，可尝试增大带宽的自旋回波序列或者采用O-MAR技术，在一定程度上缓解金属伪影。此外，在本研究扫描的序列中，DWI序列最易受到金属伪影的干扰，图像变形往往最严重，应引起重视。

3.3 外源性伪影

外源性伪影主要是指体外物件或环境条件所致伪影，主要包括射频干扰、患者辅助装置、以及呕吐物所致伪影等。射频干扰伪影是MR设备附近的外界随机性射频电磁波被成像系统接收时产生的，与频率编码方向垂直的一条或多条噪声线[15-17]。本研究中，导致射频干扰伪影的原因可能涉及：磁体间内照明灯泡闪烁（接触不良）、高压注射器的干扰、磁体间墙体屏蔽差（附近房屋设施装修时使用大功率设备）、屏蔽门密合不严（屏蔽铜片有脱落、屏蔽门螺栓松动）等。最终，通过逐一排除这些可能原因，逐一改善，彻底了消除射频干扰伪影。其中，屏蔽门的屏蔽效果差被认为是本研究中出现射频干扰伪影的主要原因。另一个与射频干扰相关的伪影是拉链伪影，它是沿频率编码轴交替的亮暗点组成的中心性条带[18-20]，可分为FID伪影、激励回波伪影以及射频馈通伪影。本研究中，未见此类伪影，若遇到应及时与维修工程师联系。

对于部分危重颅脑疾病患者，必要时随身携带一些辅助治疗设备，例如止血贴、氧气袋、呼吸机、监护仪、输液管等，在行颅脑MR扫描时，难免有一些金属物件造成金属伪影，影响局部图像细节。在本研究中遇到一例患者输液转接器具有金属成分，导致一侧头部出现金属伪影，经过与随床大夫商议，更换了无金属转接器后，伪影被去除。此外，经常有患者做检查前准备时，忘记把发卡、钢镚等小金属物件取出，被吸入磁体内部，从而导致局部匀场差，扫描图像一侧偏暗，这种情况下，需要及时联系维修工程师，及时取出被吸入金属物件[16,20]。本研究中，比较特例的是呕吐物所致伪影，患者呕吐物混杂各种食物，流入头部线圈的缝隙中，很难清理到，导致后续扫描时在T1WI和T2WI矢状位图像上，脑后出现一条亮信号，同时卷褶到脑部图像中，此时应及时清理污垢物，必要时应及时联系工程师进行处理。

综上所述，本研究统计并分析了三大类常见的颅脑MR伪影的表现形式和产生原因，通过选择合理的解决方法，可避免或减少颅脑MR扫描时伪影的产生。修正合理的扫描参数以及定期设备维护有助于避免和消除设备伪影，患者的良好配合有助于改善运动伪影，修复屏蔽设施或者远离大功率干扰源可避免或减少外源性伪影，从而提高图像质量，辅助临床精确诊断。

致谢

感谢飞利浦中国投资有限公司的巨荣凯、王家正、晁德宽对本研究的技术支持。