MRI 里的 “隐形陷阱”:我和 “暗环伪影” 的那些事儿

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最近在分析心脏灌注 MRI 图像时,我又一次和那个让人又爱又恨的 “暗环伪影” 撞了个正着!相信不少从事医学影像的小伙伴都有过类似经历 —— 看着左心室边缘那条诡异的低信号带,心里直犯嘀咕:这到底是真实的灌注缺损,还是恼人的伪影在作祟?今天就想结合自己的经验,和大家唠唠这个 MRI 界的 “隐藏 BOSS”。

第一次发现 “暗环伪影” 时,我差点闹了乌龙。当时盯着图像上那条环绕心内膜的黑色线条,满脑子都是 “心肌缺血” 的诊断,直到反复核查扫描参数、对比多帧图像后,才惊觉这是个典型的 “视觉骗局”。后来深入研究才知道,它本质上是吉布斯现象和运动伪影联手搞的 “恶作剧”。简单来说,就像是图像在进行傅里叶变换时 “偷懒” 少算了几步,再加上心脏跳动 “火上浇油”,最终在左心室边缘画出了这条误导人的黑线。

更有意思的是,这个伪影还特别 “狡猾”。它只在钆对比剂刚冲进左心室的瞬间现身,等心肌开始均匀强化,它就悄咪咪消失得无影无踪。这可给自动化分析带来了大麻烦,要是用算法直接测量这个阶段的信号强度,分分钟得出错误结论。我就曾因为没注意这一点,在计算心肌血流参数时栽过跟头,最后不得不手动剔除那几帧 “问题图像”。

其实这个暗环伪影产生有多个因素,主要包含心脏运动,分辨率低的吉布斯这两个主要因素:

心脏运动: Pippa对心脏运动导致这个问题做了详细的理论分析和仿真分析,如果了解傅里叶变换的我们知道,我们可以增加傅里叶级数来不断逼近真实世界,如下图,直角变化在这里会有过度,产生震荡

【消灭知识盲点】Dark Rim伪影

这些震荡会产生我们看到的亮暗条纹,在实际磁共振相位采集过程中如果有运动叠加,对于一个静止的水膜,假设在采集相位编码中有运动就会在物体边缘产生震荡,就是亮暗的条纹,如下图所示

图解释:静止水膜,显示的黑线,原图是一个均匀水膜,画一条水平线,可以在图b上看到,绿色箭头指向的就是黑线部分。
如果在相位编码方向先从K空间中心位置开始采集依然会产生这种亮暗条纹伪影,如下图

但是Dark Rim不仅经只是因为心脏运动产生的,EVR Di Bella通过离体静止心脏进行实验,发现这个伪影和吉布斯具有很大关系,如下图:在图像分辨率比较低情况下,这个伪影会出现,随着分辨率增加,伪影会逐渐消失,

在实际过程中往往会出现在相位编码垂直方向,因为这个方向分辨率比较高,如下图所示,切换相位编码方向,伪影方向跟着变化:

其实Dark Rim伪影也不仅仅只会出现在左心,通过离体心脏注射钆对比剂来看,右心也会出现,如下图所示:
这个问题可以通过滤波来缓解,如下图a是原图有dark Rim,通过增加指数滤波,在b图上DarkRim可以极大缓解,但是也会带来新的问题图像对比度会下降。

图. a原图,b滤波过后图,c画一条水平线看dark rim和心肌信号差异图。

经过这多次 “交手”,我也摸索出了一套对付它的办法。最直接的就是从成像参数入手:增加相位编码线数,就像给图像加了层高清滤镜,能有效减轻吉布斯效应;用并行成像技术配合顺序 k 空间排序,既能加快扫描速度,又能把心脏运动的影响降到最低。不过,这些方法也有代价 —— 扫描时间变长、图像信噪比降低,就像在打一场需要权衡利弊的技术战。

最让我头疼的,还是区分伪影和真实病变。有一回,我遇到一例暗环伪影和小面积心肌梗死 “撞脸” 的病例,反复对比了动态序列的变化趋势、病变的血管分布特征,甚至拉上临床医生一起会诊,才终于拨开迷雾。后来我总结出个小窍门:真正的灌注缺损会 “赖着不走”,在对比剂峰值期的好几帧图像里都稳定存在,而暗环伪影更像是个 “过客”,一闪而过就没了踪影。

现在每次看到暗环伪影,我反而会觉得亲切 —— 它就像是 MRI 世界里的 “彩蛋”,时刻提醒我们:再先进的技术,也需要一双火眼金睛去解读。希望我的这些经历能给大家提个醒,下次遇到这个 “隐形陷阱”,咱们都能从容应对!欢迎在评论区分享你的实战经验,咱们一起把这个伪影研究得明明白白!

上述博客分享了我对 “暗环伪影” 的理解和应对经验。

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