频率编码方向变换消除横轴位增强T1-FLAIR后颅窝搏动伪影初步研究

赵术强，何蕾，陈志晔,2，刘梦琦,2*

1.解放军总医院海南分院放射科，海南三亚 572013；2.解放军总医院放射科，北京 100853； *通讯作者 刘梦琦liumq301@163.com

横轴位增强 T1液体衰减翻转恢复成像（fluid attenuated inversion recovery，T1-FLAIR）序列可以有效抑制脑脊液及正常背景脑组织信号，而使脑结构对比度突出，病变凸显，容易区分血管和细小转移灶[1-3]，在临床上已成为常规扫描序列。然而，FLAIR成像受到的影响因素较多，后颅窝经常会看到脑血流搏动伪影存在[3]，影响对疾病的诊断，尤其是脑转移瘤的判断。因此，本研究前瞻性地采用频率编码方向变换的方法减少横轴位增强T1-FLAIR后颅窝搏动伪影，以提高后颅窝病变的诊断准确性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2017年1－8月于解放军总医院海南分院门诊就诊且行脑部MRI增强检查的32例患者，其中男 15例，女 17例；年龄 21～84岁，平均（46.03±18.10）岁；转移瘤2例，垂体瘤2例，生殖细胞瘤1例，胶质瘤1例，脑膜瘤2例，脑部术后3例，脱髓鞘病变1例，脑内多发缺血灶9例，正常脑部11例。

1.2 仪器与方法 采用GE Signa 1.5T超导MR仪和8通道头颅相控阵列表面线圈进行数据采集，扫描设备梯度场40 mT/m，梯度切换率150 mT/m·s。行横轴位T2WI、T1-FLAIR及扩散加权成像。经静脉团注0.1 mmol/kg钆喷酸葡胺行增强扫描，横轴位增强T1-FLAIR（CE-T1-AP）扫描参数：TR 1710 ms，TE 26 ms，层厚5 mm，层间距6 mm，视野24 cm×24 cm，矩阵288×192，激励次数2，反转时间750 ms。常规增强 T1-FLAIR的频率编码为前后方向（CE-T1-AP），变换后的增强T1-FLAIR的频率编码为左右方向（CET1-RL）。

1.3 图像处理 ①将图像传输至PACS，在后颅窝伪影区（ROI 1）及邻近脑外区域（ROI 2）采用手工圈画出ROI并进行测量，所有ROI的大小均为30～35 mm2（图1）；分别记录伪影区信号强度S1、标准差N1及邻近脑外区域信号强度的标准差N2；共测量3次，取平均值。②按公式（1）、（2）计算变异系数（coefficient of variance，CV）和信噪比（SNR）[4]。

1.4 图像伪影评价 由 2名放射科副主任医师共同评价增强扫描后2个序列图像，当意见不一致时共同协商并达成一致意见。对伪影进行4级评分[3]：0分为无伪影，1分为轻度伪影，不影响病灶显示（图2A）；2分为中度伪影，影响颅底部分病灶及脑结构的显示（图 2B）；3分为严重伪影，影响大部分病变及脑结构的显示（图2C）。

1.5 统计学方法 采用 SPSS 23.0软件，计量资料以表示，CV、信号强度、背景噪声及SNR组间比较采用配对t检验。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像伪影评价 常规T1-FLAIR成像，所有受试者后颅窝均无搏动伪影。频率编码为前后方向的横轴位增强T1-FLAIR（CE-T1-AP）图像上，10例有轻度伪影，16例有中度伪影，6例有重度伪影。频率编码为左右方向的横轴位增强T1-FLAIR扫描均无伪影显示。

2.2 图像质量评价 频率编码变换后的CE-T1-RL图像的 CV（0.04±0.00）低于变换前 CE-T1-AP的 CV（0.08±0.00），差异有统计学意义（t=2.04，P＜0.05）（图3）。CE-T1-RL图像的信号强度（328.00±31.92）略低于CE-T1-AP图像的信号强度（339.49±42.59），差异无统计学意义（P＞0.05）。CE-T1-RL图像的背景噪声（4.74±1.83）低于 CE-T1-AP图像的背景噪声（5.97±2.06），差异有统计学意义（P＜0.05）。CE-T1-RL图像的SNR（83.79±46.61）高于CE-T1-AP的SNR（66.79±35.76），差异有统计学意义（t=4.32，P＜0.05），见图4。

图1 男，21岁，脑内多发缺血灶。增强T1-FLAIR成像，ROI 1放置在伪影区，ROI 2放置在邻近空气区，分别测量其信号强度及标准差。Avg：平均信号强化；SD：标准差；箭示搏动伪影

图2 女，66岁，左侧桥小脑角区脑膜瘤。横轴位T1-FLAIR增强伪影：A、A′为轻度伪影，B、B′为中度伪影，C、C′为重度伪影。A、B、C是频率编码为前后方向的横轴位增强 T1-FLAIR成像；A′、B′、C′是频率编码为左右方向的横轴位增强T1-FLAIR成像。箭示病变

图3 横轴位T1-FLAIR增强扫描频率编码方向为前后及左右图像的CV比较

图4 横轴位T1-FLAIR增强扫描频率编码方向为前后及左右图像的SNR比较

3 讨论

FLAIR序列扫描是目前临床常用的MRI技术，其主要原理是施加一个180°翻转脉冲，经过一定的反转时间后再施加一个 90°脉冲，使得脑脊液的信号被抑制，从而明显提高病变的检出率[5]。然而，后颅窝乙状窦血流搏动使得在翻转脉冲及开始采样期间进入扫描区域的血流信号不能被完全去除，因此在横轴位增强扫描时容易产生横向高信号伪影[6]。本组32例患者在频率编码为前后方向的横轴位增强T1-FLAIR图像上，后颅窝均有横向伪影产生，其中重度伪影占18.8%，中度伪影占50.0%，一定程度上影响了疾病的诊断，其原因可能与血流搏动造成相位积累及相位编码方向上的错误绘制有关，也可能与频率及相位编码方向上的采集时间不同有关[7]。

在MRI扫描中，不同部位、不同断层的扫描会选择不同的相位及频率编码方向，一般规则是像素矩阵少的方向为相位编码方向，组织运动大的方向选为频率编码方向以减少运动伪影的产生[8]。在常规颅脑MRI横轴位增强T1扫描中，由于颅脑横轴时前后方向的长度大于左右方向，因此通常矩阵的前后方向要大于左右，进而常规设置左右方向为相位编码方向，前后方向为频率编码方向。但这样设置的弊端是在增强扫描时容易产生运动伪影。

将频率编码变换为左右，相位编码为前后时进行扫描，32例横轴位增强T1-FLAIR图像后颅窝均无运动伪影产生。双侧乙状窦血流搏动所产生的周期性运动为横向，而变换方向后相位编码方向为前后，频率编码方向为左右，有效抑制了运动在相位编码方向上的积累，同时左右方向上频率编码采集时间较快，有效消除了血流搏动所产生的伪影。

图像相位频率编码方向变换后随着图像伪影的消失，目标区域信号强度减低，但图像背景噪声减低更明显，根据公式（1）、（2）可以得出图像信号CV明显减低，图像SNR明显升高。因此，相位频率编码方向变化所致图像质量的提升与背景噪声的减低有一定的关系。

本研究所探讨的后颅窝搏动伪影主要位于（相位编码）横向方向，采用相位频率编码方向变换后伪影明显消失。在临床工作中会遇到其他伪影，如金属伪影、脑脊液搏动伪影等，可以灵活地改变伪影的方向以利于诊断及减轻伪影的程度。

总之，变换频率编码方向为左右可以有效减少横轴位增强T1-FLAIR后颅窝搏动伪影，并提高图像质量。本研究的局限在于未与加预置饱和带、增加激励次数等其他消除伪影的方法做比较，后续可以进行多参数比较研究以去除横轴位增强T1-FLAIR后颅窝搏动伪影。