磁共振成像的伪影及应对策略*

付丽媛 梁永刚 倪 萍 陈 坚 刘冰川 陈建新 陈自谦*

磁共振成像的伪影及应对策略*

付丽媛①梁永刚①倪 萍②陈 坚①刘冰川①陈建新①陈自谦①*

目的：研究磁共振成像（MRI）图像伪影产生的原因，探讨常规工作中克服MRI伪影的方法与对策。方法：收集67例GE HD Excite 1.5T、Siemens Trio 3.0T和Siemens Skyra 3.0T MRI具代表性伪影图像，对其进行统计分类，分析伪影产生的原因，提出相应的克服方法。结果：67例伪影图像中，运动伪影24例，金属伪影18例，化学位移伪影4例，勾边伪影7例，卷褶伪影3例，截断伪影1例，交叉伪影1例，iPAT伪影1例，拉链伪影2例，部分容积效应3例，近线圈效应3例。在分析伪影产生原因的基础上，提出了控制伪影的技术对策。结论：循证MRI图像伪影产生的原因及机理，有针对性地制定控制伪影的方法，对于提高MRI图像质量具有重要意义。

磁共振成像系统；伪影；产生机制；对策；质量控制

［First-author’s address］ Medical Image Center of Fuzhou General Hospital of Nanjing Military Command， Fuzhou 350025， China.

伪影是指磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）中与相应的断层组织实际解剖结构不相对应的信号强度，通常由生理和技术因素引起，可以表现为图像模糊、变形、重叠及缺失等［1］。MRI过程复杂，与其他影像技术相比是出现伪影最多的成像技术之一。造成MRI伪影的因素很多，主要可以分为与硬件相关的静磁场不均匀、射频不均匀等，与数据处理相关的软件，与相关的运动、生理性运动及金属植入物等，与扫描相关以及环境相关的伪影［2］。MRI中部分伪影可以通过调整参数、完善扫描细节消减甚至完全消除，而部分与硬软件相关的伪影必须请相关的硬件、软件工程师予以检测调整。MRI伪影的存在，轻者导致图像质量下降，严重者将会掩盖病灶或出现假病灶从而造成漏诊、误诊，带来严重的后果。为此，本研究探讨MRI图像伪影产生的原因，旨在正确认识伪影并研究制定相应的解决方法与对策，以消除伪影、提高MRI图像质量及诊断水平。

1 资料与方法

1.1 MRI伪影资料

MRI伪影资料主要来源于GE HD Excite 1.5 T、Siemens Trio 3.0 T和Siemens Skyra 3.0 T仪器。收集2009年10月至2015年8月间具有代表性的图像伪影67例；其中，头部扫描图像34例，腹部扫描图像27例，脊柱扫描图像3例，膝关节扫描图像1例，足部扫描图像2例。

1.2 分析方法

采用GE HD Excite 1.5 T8通道头线圈、脊柱线圈及胸腹联合线圈进行相应部位的规范化扫描；采用Siemens Trio 3.0 T和Siemens Skyra 3.0 T8通道头线圈、头颈联合线圈、相控阵表面线圈、脊柱线圈和膝关节专用线圈对相应部位进行规范化扫描。对有代表性的图像伪影进行分类，并分析伪影产生的原因，提出克服方法。

2 图像伪影分类结果

通过规范化扫描，对有代表性的67例图像伪影进行分类，其结果运动伪影24例，金属伪影18例，化学位移伪影4例，勾边伪影7例，卷褶伪影3例，截断伪影1例，交叉伪影1例，iPAT伪影1例，拉链伪影2例，部分容积效应3例，近线圈效应3例。

2.1 运动伪影

在24例运动伪影中，随机自主运动伪影11例，呼吸运动伪影5例，大血管搏动伪影8例。运动伪影是MRI图像最常见、最主要的伪影。分为两类：①自主运动引起的伪影，如吞咽运动、躁动等；②心脏、呼吸及大血管搏动等引起的伪影，具有周期性，有一定的规律。

（1）随机自主运动伪影不具有周期性，且由受检者自主控制，如吞咽、自主运动等。随机自主伪影的主要特点有造成图像模糊；受检者可控，出现在相位编码方向。解决方法为：①争取配合，保证扫描期间不动；②缩短图像采集时间；③采用BLADE等能纠正运动的技术；④吞咽产生的伪影可在喉部施加预饱和带；⑤对于实在躁动不能配合检查的，可服用或注射一定剂量的镇静剂（如图1所示）。

图1 自主运动伪影及使用刀锋技术的图像

（2）心脏、呼吸及大血管搏动等引起的伪影，具有周期性。呼吸运动伪影主要出现在胸腹部MR图像上，会造成图像模糊。解决方法为：①在行腹部检查时给患者绑上腹带，以减小呼吸运动的幅度；②施加呼吸触发技术；③采用快速序列屏气扫描；④在前腹壁施加预饱和带也可抑制腹壁的运动伪影（如图2所示）。

图2 呼吸运动伪影及采取克服措施后图像

（3）心脏及大血管搏动伪影具有的特点是周期性强，受检者不能自主控制；沿相位编码方向分布。解决方法为：①施加心电门控技术；②在心脏区域、成像区域血流的上游施加预饱和带；③切换相位编码方向，此法并不能消除垂直于层面的血管引起的搏动伪影，但可使搏动伪影的方向发生改变；④采用流动补偿技术。主动脉搏动伪影如图3所示。

图3 主动脉搏动伪影图像

2.2 金属伪影

（1）在18例金属伪影中，固定金属假牙伪影13例，金属内衣扣伪影2例，节育环伪影1例，贴身衣物金属标识伪影2例。铁等磁性金属进入磁场后使得磁力线高度集中在铁磁性金属上，严重破坏了磁场均匀性，对成像的危害非常大。铁磁性金属伪影的表现是铁磁性物体周围组织无信号且周围组织器官发生变形。

（2）解决方法：①受检者进入磁体间前进行严格检查，可除去大部分金属异物；②对体内金属异物，如外科手术夹要慎重对待，最好不做相关部位的扫描，以免发生危险（如图4所示）。

图4 金属伪影及克服后图像

2.3 化学位移伪影

（1）在67例具有代表性的伪影图像中，化学位移伪影4例。化学位移伪影是由于化学位移效应引起的影像失真，表现在脂肪与水组织的界面处，在频率编码方向造成空间错位，形成一侧呈条形亮带，另一侧是条形暗带的伪影。化学位移伪影的特点是出现在频率编码方向上；主磁场强度越高，化学位移伪影越明显。

（2）解决办法为：①增加频率编码的带宽；②改变频率编码方向；③采用脂肪抑制技术（如图5所示）。

图5 化学位移伪影图像

2.4 勾边伪影

（1）在67例具有代表性的伪影图像中勾边伪影7例。在梯度回波序列的反相位图像上，脏器与脂肪组织的界面处会出现宽度为一个像素的黑线，勾勒于脏器的周边，被称为勾边伪影或黑线伪影，最常出现于腹部脏器周围、肌肉间隙等部位。勾边伪影具有以下特点：仅出现于梯度回波类序列，一般不出现于自旋回波类序列；出现于脏器与脂肪组织的界面上；只出现于反相位图像上，最常见的是扰相GRE序列的反相位；表现为一条宽度为一个像素的低信号黑线包绕脏器。

（2）解决方法为：①通过TE的改变采集同相位的图像；②施加脂肪抑制技术；③用自旋回波类序列取代梯度回波序列。勾边伪影如图6所示。

图6 勾边伪影图像

2.5 卷褶伪影

（1）在67例具有代表性的伪影图像中卷褶伪影3例。卷褶伪影是由于视野（field of view， FOV）小于受检部位的大小而产生的，FOV外的组织信号将折叠到图像的另一侧，这种折叠被称为卷褶伪影。卷褶伪影具有以下特点：①出现在相位编码方向上；②表现为FOV外一侧的组织信号卷褶至图像对侧的FOV内。

（2）解决方法为：①选择合适的FOV使其略大于受检部位；②相位编码方向过采样；③施加空间预饱和带，覆盖FOV外的所有组织，把该区域内的组织信号进行抑制，卷褶伪影图像如图7所示。

图7 卷褶伪影图像

2.6 截断伪影

（1）在67例具有代表性的伪影图像中截断伪影1例。截断伪影是在图像重建中产生的，表现为高、低信号突变时产生的环形黑白条形，通常出现在两种差异较大组织的界面上，如颅骨与脑组织的交接处。另一种截断伪影表现是边缘增强现象，在组织边界处产生一个高信号环。这种伪影主要是由于信号强度的不连续性所造成的。截断伪影的特点为：①出现在空间分辨力较低的图像上；②相位编码方向往往更为明显；③表现为多条明暗相间的弧线或条带。

（2）解决截断伪影的对策主要是增加图像空间分辨力。图像截断伪影如图8所示。

图8 截断伪影图像

2.7 交叉伪影

（1）在67例具有代表性的伪影图像中交叉伪影1例。交叉伪影一般在分组倾斜定位时出现，是由于扫描层面内组织受到其他层面的射频脉冲激发，提前饱和从而不能产生信号，有时预置饱和也可能带来同样的伪影。伪影的特点是交叉部位低信号或信噪比非常低。

（2）解决方法为：分组倾斜定位时避免层面交叉。交叉伪影如图9所示。

图9 交叉伪影图像

2.8 iPAT伪影

（1）在67例具有代表性的伪影图像中iPAT伪影1例。iPAT伪影的原因是在启用并行采集iPAT技术采集K空间时，在相位方向上隔行采集，每个线圈单元采集50%的相位方向的信息。所采集到的信息存在明显的相位卷褶，需要利用线圈敏感性数据重建图像并去掉每个线圈单元的卷褶，重建出一个完好的图像。当校正的信息与采集的信息不匹配时，将导致伪影出现。伪影产生情况是由于扫描FOV太小、卷褶成分过多以及iPAT处理无法完全消除。伪影特点类似卷褶伪影，但多出现在图像中心，图像中心条带状伪影，信噪比明显降低。

（2）解决方法为：选择合适的并行采集加速因子。iPAT伪影如图10所示。

图10 iPAT伪影图像

2.9 拉链伪影

（1）在67例具有代表性的伪影图像中拉链伪影2例。拉链伪影的原因：①在自由感应衰减未完全衰减之前，180o脉冲的侧峰会与其产生重叠，或者临近层面不精确的射频脉冲造成未经相位编码而激励的回波；②当存在不需要的外界无线电频率的噪声时也容易引起这种伪影，如扫描间以外的手机射频、无线电广播射频等。图像特点为沿频率编码轴交替的亮点与黑点组成的中心条带或噪声带。外界泄露射频带来的伪影：沿相位方向排列的“拉链状伪影”。

（2）解决方法为：①自由感应衰减的拉链伪影采取增大TE，因为增大TE可加大FID与180o射频之间的间隔；②增大层厚，通过选择更大宽的射频带宽，使之在时间域变窄；③对于外界射频泄漏的拉链状伪影可关紧扫描间的门，禁止在扫描间外接听手机、无线广播去除监护装置，防止在扫描间附近使用电钻等工具。拉链状伪影如图11所示。

2.10 部分容积效应

（1）在67例具有代表性的伪影图像中部分容积效应3例。当扫描层厚较厚而病变较小又位于层与层之间时，周围组织信号掩盖了小的病变，这种现象称为部分容积效应。部分容积效应造成病灶的信号强度不能得以客观表达，同时将影响病灶与正常组织的对比。

（2）解决方法为：减薄层厚、提高空间分辨率及改变层面位置。部分容积效应伪影如图12所示。

图11 拉链状伪影图像

图12 部分容积效应图像

2.11 近线圈效应

（1）在67例具有代表性的伪影图像中近线圈效应3例。在临床MRI检查中，为了提高图像信噪比，采用表面线圈或多通道相控阵线圈来采集MR信号。表面线圈接收MR信号在整个采集容积区域是不均匀的，越靠近线圈的部位采集到的信号越高，而越远离线圈的部位采集到的信号越低，这种现象被称为近线圈效应，是由于线圈的空间敏感度差异所致。近线圈效应会造成图像信号的均匀度降低，严重时会直接影响诊断。

（2）解决方法为：采用滤过技术，使距离线圈不同远近的组织信号尽可能的均匀。近线圈效应伪影如图13所示。

图13 近线圈效应图像

3 讨论

MRI成像过程与其他影像技术相比甚为复杂，扫描序列及成像参数多，则伪影出现甚多。伪影的出现导致图像质量极大降低，严重时甚至会影响医生做出正确的诊断。因此，正确认识伪影的产生机制，减少或者避免伪影的出现，在MRI中具有重要的意义［3］。

在MRI中，运动伪影的发生概率最高。无论是患者的自主运动（如躁动、咳嗽抖动）还是人体的呼吸运动和心脏搏动，均可导致信号发生空间错位致使图像模糊不清，从而无法辨认解剖结构形态，不能够清楚地显示病变［4-6］。自主运动伪影的克服需要患者的良好配合，根据临床经验，需在检查前与患者做好沟通，嘱咐检查注意事项，尽最大努力得到患者的配合，同时在扫描时尽量采用快速扫描序列，缩短检查时间。对于实在躁动不能配合检查的，建议服用或注射一定剂量的镇静剂。婴儿及儿童检查时应尽量选择在其安睡时进行，并做好听力保护。对于人体的呼吸运动和心脏搏动伪影，使用各种门控技术及软件算法的补偿均可以取得较好的效果。

金属伪影也是MRI成像中发生概率较高的伪影之一。体外的金属异物在进入检查室前进行严格检查，可除去大部分金属异物。对于体内的金属异物，其中较为常见的是颅脑扫描中金属假牙引起的伪影。金属假牙对颅脑T2WI、T1WI图像影响尚可接受，而对DWI图像的影响比较大，会造成DWI图像的变形和信号缺失。因此，MRI检查时应将患者的金属假牙尽量取下后检查。

拉链伪影大多是由于射频干扰引起的，从MRI机房选址开始应要远离电梯、公路等，规避此类伪影的风险产生［7］。手机不可带进扫描间，关紧扫描间的门，禁止在扫描间外接听手机、听无线广播等。

化学位移伪影、勾边伪影、卷褶伪影、截断伪影、交叉伪影、iPAT伪影、部分容积效应、层间干扰和近线圈效应所产生的伪影均与扫描参数的设置密切相关。其中卷褶伪影可以通过参数调整消除，有些可以通过调整参数减少伪影，而参数调整与扫描技术人员对MRI技术的理解与掌握密切相关，只有很好地掌握MRI技术，才能正确的对成像参数进行合理的调整，从而做到既可以克服伪影，同时又不降低图像质量［8-11］。

除本研究涉及的伪影外，还有些伪影表现更为多样，即设备故障时引起的伪影。发生故障的模块不同，引起的图像伪影表现不同，如接收线圈故障，通常表现为信号缺失或图像信噪比低下、线圈插口盒或线圈插口接触不良，以及出现打火造成“毛衣”状伪影等。此类伪影的出现，就需要请相关的硬件或软件工程师进行检测及维修［12-13］。

4 结语

MTRI图像伪影表现多样，应正确认识和辨别各种伪影，循证分析MRI图像伪影产生的原因及机制，有针对性地采取合理科学的质量控制方法克服伪影，对于提高MRI图像质量具有重要的意义。

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Research on the analysis and solution of magnetic resonance imaging artifacts

FU Li-yuan，LIANG Yong-gang， NI Ping， et al// China Medical Equipment，2016，13（4）：20-24.

Objective： To investigate the causes of the artifacts in magnetic resonance imaging（MRI） and to explore the method to overcome artifact in the routine work. Methods：To analyze 67 cases of typical artifacts of GE HD Excite 1.5T， Siemens Trio 3.0 T and Siemens Skyra 3.0T MR systems which were collected. Results： Sixty seven cases of typical artifacts in MRI include 24 cases of motion artifact， 18 cases of metal artifact， 4 cases of chemical shift artifact， 7 cases of edge artifact， 3 cases of wrap artifact， 1 cases of truncation artifacts， 1 cases of cross artifact， 1 cases of iPAT artifact， 2 cases of zipper artifact， 3 cases of partial volume effect and 3 cases of near coil effect. The quality control methods and technical procedures be suggested based on causes analysis. Conclusion： Understand the causes and mechanism of MRI artifact and to master the method is important to improve the quality of MR imaging.

Magnetic resonance imaging system； Artifact； Mechanism； Solution； Quality control

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.04.008

1672-8270（2016）04-0020-05

R445.2

A

2015-12-20

军事医学计量科研专项课题（2011-JL2-014）“功能磁共振成像专用体模及质量控制检测方法的研究”；军区重大项目（14ZX23）“军人创伤后应激障碍的多模态功能磁共振研究”

①南京军区福州总医院医学影像中心 福建 福州 350025

②南京军区福州总医院医学工程科 福建省医学装备管理质量控制中心 福建 福州 350025

*通讯作者：chenziqianfz@sina.com

付丽媛，女，（1984- ），硕士，工程师。南京军区福州总医院医学影像中心，从事磁共振成像质量控制与质量管理方面的研究。