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本期介绍一种专门为抑制金属伪影和设计的序列或者技术，VAT。

关键词：MARS, VAT, WARP

很长一段时间以来，磁共振成像最怕金属。注：懋式百科全书原创文章并未在搜狐、网易、新浪、趣头条、360个人图书馆、百家号、东方头条发表，也未授权他们转载，如果读者发现很大可能性是机器自动抓取或者人工搬运，也就是说如果这些平台有同样的文章，就是未经授权的非法盗取，如果发现请举报。

因为有金属物质存在（磁共振安全的非铁磁性金属物质），扫描的图像会有严重的金属伪影（金属伪影是磁化率伪影的一种）。

前文链接：

磁化率伪影

磁共振金属伪影

金属物质的周围由于磁场环境不均匀，会导致B0场不均匀，并且在梯度磁场的叠加下也会导致梯度非线性。

图1：磁场不均匀对频率的影响会导致层间变形和错层[1]

如上图所示，本来选层梯度根据层面方向建立了梯度线性。质子进动频率和层面位置呈线性关系一一对应。然后如果有金属，则导致频率不均匀，线性关系丢失。

图2：金属伪影的常见表现

如图2所示，是金属伪影常见的表现，比如信号丢失，脂肪抑制失败，几何形变，图像扭曲。

图3：金属伪影导致图像严重的变形和信号丢失

以往遇到有金属植入物的患者，就不建议做MRI扫描。但是随着生活水平提高，越来越多的人有植入物，这些人也需要MRI检查。

每年世界有一百二十万患者接受全髋关节置换术，这个数字预计将增加，这些人难道就永远不做MRI检查了吗？

图4：一些骨科常见的金属植入物

遇到有金属植入物又不得不做MRI检查的，逐渐催生除了抑制或者减小金属伪影的MRI序列。

这里为什么写抑制金属伪影技术这个词，用的是”抑制“而不是”消除“。因为理论上不可能完全消除金属伪影，只能尽量减少或者抑制。

在一些专用的抑制金属伪影序列出现之前，要减少或者抑制金属伪影，采用的方法是修改序列参数，比如我们熟悉的MARS。

前文链接：磁共振序列的故事（二十）——MARS序列

MARS技术实际上是Metal Artifact Reduction Sequence的缩写，也可以叫MARS序列。这种技术或者叫使用这种技术的所谓序列并不是专门的或者独有的序列。而是通过修改序列中的很多参数，来达到对金属伪影不敏感的效果，使得金属附近组织成像成为可能。

一般来讲MARS技术或者序列实际上就是采用对金属伪影不敏感的序列来扫描，比如：使用SE或者TSE/FSE序列，使用STIR作为脂肪抑制，使用高采集带宽，缩短回波间隔….等手段。

而本期要讲的则是不单单修改参数，而是改变序列来进行抑制金属伪影的目的。

再次说明一下，本文说的抑制金属伪影序列或者技术，针对的一定是非铁磁性的金属植入物。铁磁性的金属植入物是MRI检查的绝对禁忌症！

图5：金属植入物导致的图像伪影

遇到有金属植入物又不得不做MRI检查的，逐渐催生除了抑制或者减小金属伪影的MRI序列。

比较早期或者经典的一种抑制金属伪影专用序列叫做VAT，vew angle tilting，可以翻译为视角倾斜技术。这种技术早在1988年就有文献发表，需要注意的是这种技术只能抑制或者矫正层面内的金属伪影，层间的变形则无法消除。

那么这种技术的原理是什么，它是如何抑制金属伪影的呢？

这个技术名称叫做视角倾斜，主要是在读出信号的方向，采用一定的角度倾斜，使得激发的方向和读出的方向有一定的倾斜角。

图6：VAT序列脉冲示意图

读出梯度并不是和层面方向一致，通过施加一个补偿梯度，使得读出梯度相对于成像平面有一个倾斜角。那么这样做为什么能够减少金属伪影呢？

图7：VAT抑制金属伪影原理

如图7，只考虑层面内，由于频率的偏移，频率编码方向的和空间定位不呈线性。如果读出方向和层面一样，则有些部分信号丢失，有些部分信号叠加。

图8：VAT抑制金属伪影原理

如图8，通过旋转读出编码方向来减弱层面内伪影，小角度读出梯度，使得失真减少。

图9~11：VAT抑制金属伪影原理[5]

前面讲过VAT技术可以稍微抑制层面内的金属伪影，但是有几个缺点：

1.首先对于层面间的形变和扭曲，它是无法抑制的；

2.VAT技术由于采用了倾斜视角采集，会导致图像模糊。

所以，使用VAT技术，还要结合更薄的层厚和更高的采集带宽，这样抑制金属伪影效果更好。

基于VAT技术的抑制金属伪影序列在不同厂家名称也不同（主要是层面内抑制金属伪影）

西门子公司，抑制金属伪影的技术该叫做WARP。只使用VAT或者只能进行层面内伪影抑制的叫WARP wit VAT。西门子的WARP是多个方向的VAT技术。

飞利浦公司，该技术的序列叫做O-MAR（飞利浦的CT金属抑制技术也叫O-MAR）。

GE公司，是采用另外一种层面内抑制金属伪影的技术，叫做Mavric SL。但是也采用了多频VAT读出。

联影公司这个序列就叫MARS，但是可以在参数栏里找到VAT，用户可以选择VAT因子。这个因子越大，抑制金属伪影能力越强（也就是倾斜角度越大），但是图像越模糊。

图12：联影MRI界面的VAT参数

相较于MRAS技术，VAT的层面内金属伪影抑制效果更好。但是使用了VAT后，第一个是图像模糊，第二个是扫描时间增加。

图13：VAT效果对比[4]

如图13所示，被检查者有髋关节置换和植入物，左边采用STIR脂肪抑制结合高采集带宽的MARS技术，可以发现金属伪影还是很明显。右边是采用VAT技术的西门子STIR-WRAP，层面内金属伪影明显得到了很高的抑制，图像质量有很大的改善。

图14：WARP推荐扫描序列参数[6]

如图14是WARP推荐扫描的序列相关参数。

图15：WARP序列扫描效果[6]

如图15，a和b是T2WI-WARP和PDW-WARP，c是CT图像。

图16：VAT效果对比

如图16所示，左边是采用MARS的T2WI，右边是开启了VAT的飞利浦的T2WI-OMAR，可以发现金属伪影抑制得更彻底。

图17：西门子的WARP-VAT层面内抑制金属伪影效果很不错

当然，如果要考虑层间的金属伪影，就需要有其他的技术，比如SEMAC等。

图18：左边VAT，右边SEMAC

图18所示，VAT只能抑制层面内的部分金属伪影，而对于层间的形变和信号丢失没有办法。采用SEMAC技术则可以抑制层间的部分金属伪影，效果更好。

（此内容仅为医学影像专业人士提供学术技术交流和参考，不构成任何诊断或治疗建议。）

参考文献：

1. Hargreaves BA, Worters PW, Pauly KB et al. Metal-induced artifacts in MRI [J]. AJR Am J Roentenol, 2011; 197 (3): 547-555.
2. Olsen RV, Muck PL, Lee MJ, et al. Metal artifacts reduction sequence: early clinical applications [J].Radiographics, 2000; 20 (3): 699-712.
3. Cho ZH, Kim DJ, Kim YK. Total inhomogeneity correction including chemical shifts and susceptibility by view angle tilting [J]. Med Phys, 1988; 15(1): 7-11.
4. Sutter R, Ulbrich EJ, Jellus V, et al. Reduction of metal artifacts in patients with total hip arthroplasty with slice-encoding metal artifact correction and view-angle tilting MR imaging [J]. Radiology, 2012; 265(1): 204-14.
   
5. Dillenseger JP, Molière S, Choquet P, et al. An illustrative review to understand and manage metal-induced artifacts in musculoskeletal MRI: a primer and updates [J]. Skeletal Radiol, 2016; 45 (5): 677-88. 
6. Talbot BS, Weinberg EP. MR Imaging with Metal-suppression Sequences for Evaluation of Total Joint Arthroplasty [J]. Radiographics, 2016; 36 (1): 209-25. 

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