MRI 流动伪影 (MRI Flow Artifacts)
MRI 中的流动伪影是指由流体(如脑脊液 (CSF) 和血流)运动引起的图像畸变或信号变化。这些伪影可导致图像模糊、重影或信号丢失,使得准确解释解剖结构变得困难。
血流相关伪影 (Blood Flow Related Artifacts)
MRI 中的血流伪影是指血管内血液运动引起的图像畸变或信号丢失。血流伪影常见于存在搏动性血流的区域,如心脏、大血管,有时也包括大脑。血液流动可在 MRI 图像中产生多种类型的伪影。血流产生的最常见伪影类型包括:
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在自旋回波序列(非梯度回波序列 GRE)中,快速流动的血液可能呈现为暗色或黑色:当血液流动时,在施加 90° 脉冲和 180° 脉冲之间的时间内,部分自旋可能进入或离开所选层面。由于这些自旋只接受了其中一个脉冲(要么是激发脉冲,要么是重聚脉冲),因此无法产生自旋回波信号。 - 快速流动血液的流空伪影 (fast flowing blood Flow Void artifact)
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在自旋回波序列中,较慢流动的血液会显得更亮,因为有更多自旋能在该层面中同时接受到 90° 和 180° 脉冲并产生信号。自旋回波序列中慢速和快速流动血液的差异表现,有助于诊断血栓形成、动脉瘤或血管畸形。
避免流空伪影的技术:
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使用更厚的层厚:这增加了自旋在层面中同时接受到 90° 和 180° 脉冲的可能性,使它们能产生信号,从而减少流空效应的出现。 -
使用更短的 TE(回波时间):这将减少 90° 脉冲和 180° 脉冲之间的时间,降低自旋进出层面的可能性,从而减少流空效应的发生。 -
此外,可使用梯度矩归零技术 (gradient moment nulling techniques) 来补偿层面内静态和流动自旋之间的相位差,有助于减少流空效应的发生。 - NEX (激励次数 Number of Excitations)
: NEX 指 MRI 扫描重复进行以获取多次信号平均的次数。增加 NEX 可以通过减少随机噪声来提高信噪比 (SNR)。这反过来可以提高图像质量并减少流动伪影。
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这种效应会产生明亮的信号,尤其是在梯度回波 (GRE) 成像以及自旋回波序列的入口层面中。新鲜的、未被饱和的自旋随血流流入一个层面。该层面内未在射频 (RF) 脉冲之间完成 T1 弛豫的静止自旋仍处于部分饱和状态,在下一个 RF 脉冲后发射的信号将比流动血液中已弛豫的自旋少。因此,血液看起来相对明亮。这种效应是时间飞跃法 (TOF) 磁共振血管成像的基础。
避免层面进入现象伪影的技术:
- 饱和带 (Saturation bands)
: 在感兴趣区 (ROI) 外施加饱和带以抑制流动血液的信号。它们通常放置在 ROI 的上游和下游,有效地“标记”流动的血液。这降低了流动血液对最终图像的贡献,并最小化流动伪影。 - NEX (激励次数 Number of Excitations)
: 增加 NEX 可以通过减少随机噪声来提高信噪比 (SNR)。这反过来可以提高图像质量并减少流动伪影。 - 使用选择性饱和脉冲 (Use selective saturation pulses)
: 一种减少流入效应的方法是使用选择性饱和脉冲或预脉冲,在成像脉冲序列开始前饱和流动的血液。这有助于消除血液中未被饱和的自旋,从而减少流入效应。 - 使用梯度回波序列 (Use gradient-echo sequence)
: 另一种最小化流入效应的技术是使用梯度回波序列代替自旋回波序列。在梯度回波成像中,流动血液的磁化不像在自旋回波成像中那样被饱和得那么厉害,从而减少了流入效应。 - 使用梯度回波序列和流动补偿 (Use gradient-echo sequence: Flow compensation techniques)
: 流动补偿技术,如梯度矩归零 (gradient moment nulling),也有助于减少流入效应。这些技术使用额外的射频脉冲来补偿层面内静态和流动自旋之间的相位差,有助于减少流动血液引起的伪影。 - 调整成像参数 (Adjusting the imaging parameters)
: 调整成像参数,如翻转角 (flip angle)、重复时间 (TR) 和回波时间 (TE),也有助于最小化流入效应。例如,较长的 TR 可以让磁化在下一次脉冲序列开始前恢复,从而减少流入效应。类似地,较短的 TE 可以通过减少射频脉冲和回波之间的时间来减少流入效应,从而减少流动血液中未被饱和的自旋数量。
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MRI 中的血流位移伪影发生在图像采集过程中相位编码 (PE) 和频率编码 (FE) 步骤之间存在时间差时。这种时间差可能导致血液在 PE 和 FE 步骤之间移动,导致血管真实位置在图像上的错误配准,并出现血液位于血管外的影像。 
最小化血流位移伪影的技术:
- 饱和带 (Saturation bands)
: 在感兴趣区 (ROI) 外施加饱和带以抑制流动血液的信号。这降低了流动血液对最终图像的贡献,并最小化流动伪影。 - NEX (激励次数 Number of Excitations)
: 增加 NEX 可以提高图像质量并减少流动伪影。 - 相位编码方向 (Phase direction)
: 进行 MRI 采集的相位编码方向会影响流动伪影的表现和严重程度。通过改变流动方向相对于成像平面的关系,可以最小化这些伪影的影响。例如,在膝关节矢状面成像中,将相位方向从前-后(anterior-posterior)改为头-足(head-to-feet)可以帮助减少流动相关伪影。
- 缩短 TE (回波时间 Reduce the TE (echo time)
: 缩短 TE 可以减少 PE 和 FE 步骤之间的时间,从而最小化流动效应发生的时间。 - 增加体素大小 (Increase the voxel size)
: 增加体素大小可以减少图像采集所需的时间,从而减少流动效应发生的时间。 - 使用流动补偿技术 (Use flow compensation techniques)
: 流动补偿技术使用额外的梯度脉冲来补偿静态和移动自旋之间的相位差,这可以最小化血流位移伪影。 - 使用并行成像技术 (Use parallel imaging techniques)
: 并行成像技术使用多个接收线圈同时采集数据,可以减少图像采集所需的时间并最小化血流位移伪影。
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这种伪影发生在血流速度超过成像序列的最大速度编码限制时。这导致 MRI 信号发生卷叠(包裹),造成血管位置错误的影像。
最小化血流混叠伪影的技术:
- 饱和带 (Saturation bands)
: 在感兴趣区 (ROI) 外施加饱和带以抑制流动血液的信号。这降低了流动血液对最终图像的贡献,并最小化流动伪影。 - NEX (激励次数 Number of Excitations)
: 增加 NEX 可以提高图像质量并减少流动伪影。 - 过采样 (Oversampling)
: 过采样是指在 MRI 扫描过程中在相位编码方向上采集更多的数据点。这有助于提高空间分辨率并减少流动伪影的影响。增加的数据点数可以更好地将流动血液与静止组织分离开。
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通过调整成像参数可以避免或最小化流动相关混叠伪影,例如增加速度编码 (VENC) 值、减小体素大小、改变相位编码方向或减少重复时间 (TR)。 -
速度编码 (VENC) 是指能够在不产生混叠的情况下测量的最大速度。通过增加 VENC 值,可以在不混叠的情况下测量更高的速度,从而减少伪影的发生。然而,增加 VENC 值也可能降低信噪比 (SNR) 和空间分辨率。 -
减小体素大小也有助于最小化流动相关混叠伪影的发生。通过减小体素大小,进入体素的血液量减少,从而降低了混叠的可能性。 -
减少重复时间 (TR) 也有助于减少流动相关混叠伪影的发生。通过减少 TR,血液在连续采集之间移动的时间变少,从而降低了混叠的可能性。 -
通过改变相位编码方向可以避免流动相关混叠伪影。通过改变相位编码梯度的方向,流动方向也可以改变,这有助于最小化流动相关混叠伪影。这是因为当流动方向垂直于相位编码方向时容易发生该伪影,改变相位编码方向可以使流动方向与相位编码方向更平行,从而减少混叠。