在磁共振成像过程中运动伪影是严重影响图像质量的一种伪影,因为它不仅会导致图像模糊影响病变检出,还可以表现为图像中明显的ghost伪影,这些ghost伪影会导致某些区域无法观察。另外,磁共振成像过程中的运动还会导致不同序列图像之间配准错误,而对于那些涉及到减影的成像序列如ASL灌注成像,运动还会导致标记和非标记组之间减影发生错误,这会导致ASL灌注成像产生错误的定量结果。如何更好的克服运动伪影呢?首先需要清楚了解影响磁共振成像的运动伪影都有哪些?了解这些伪影产生的过程,这样才能更好的理解相应的运动伪影克服策略。
从K空间维度看运动伪影:有些物体运动发生在一条K空间线采集过程中,比如血液的流动会导致频率编码过程、层面激发或者相位编码过程中产生额外的相位信息错误,这些相位信息错误就会产生流动伪影。对于这种发生在一条K空间线采集过程中的运动可以通过流动补偿方式进行运动伪影校正;而有些物体运动则是可能发生在不同K空间线采集过程中,如血管搏动,呼吸所导致的胸壁运动以及头部的刚体运动等。这种发生在不同K空间线之间的运动校正起来相对更复杂。在磁共振成像原理的英文中K空间线也可以被描述为“View”,比如心脏电影成像过程中的节段式K空间采集中有一个重要的参数叫Views per segment,缩写为VPS,这里的View就是K空间线的意思,VPS也就是说在一个心动周期内针对某一时项所采集的K空间线的数目。同样,在阐述有关运动相关原理的文献中,也会提及“interview”和“intraview”这些说法,这里指的就是发生在不同K空间线采集过程中的运动或者是发生在同一K空间线采集过程中的运动。之所以写这些是方便大家在读磁共振相关文献中能够更好的理解文章的真正意义。对于血管内血液移动而言就可以分为发生在同一K空间还是不同K空间两种情形。发生在同一K空间采集过程中运动的典型代表是缓慢的血液流动,这种类型的流动伪影可以通过施加流动补偿得到一定程度的解决;而发生在不同K空间之间的血流运动的典型代表是动脉搏动,这种动脉搏动通过流动补偿就没有多大效果。动脉搏动和缓慢血液流动的一个明显区别是血管管壁在不同K空间采集过程中处于不同的初始位置,因此可以产生搏动导致的鬼影。对于血管搏动比较有效的方式是施加饱和脉冲或者采用心电门控。饱和脉冲的作用是把血流信号饱和为低信号,这样即便有伪影就表现为低信号,即便它和正常组织相互重叠但也不会导致明显的伪影。心电门控则可以理解为冻结了运动,实现不同K空间采集时的相对静止。
图1说明:静脉血管内血液流动属于慢血液流动,它可以导致在信号激发和信号采集过程中空间位置变化,这种发生在同一K空间采集过程中的运动可以通过流动补偿而一定程度克服。流动补偿对于缓慢匀速的血流具有更好的运动校正功能。
图2说明:这里展示的是大血管(主动脉)搏动伪影,主动脉血流导致的管壁搏动使得管壁在不同的射频激励之间处于不同的位置,这种搏动伪影采用流动补偿没有效果,采用空间饱和技术把血流信号变为低信号可以明显减少搏动伪影导致的鬼影。
周期运动伪影与门控技术:有些运动如呼吸运动、心脏收缩舒张以及大血管的搏动虽然是不自主的但它们具有周期性,属于周期性的循环往复的运动。对于周期性运动可以采用呼吸门控或者心电门控来实现数据采集的同步化。所谓数据采集的同步化简单的理解就是在绝对运动中通过门控来寻找相对的静止,这样在不同运动周期中的相同时刻采集相同的K空间数据,这样就等同于冻结了运动。呼吸门控和心电门控是解决呼吸运动和心脏运动的非常有效的成像方式,不过如果成像过程中如果呼吸频率或者心跳频率等频繁发生改变,这样虽然在理论上相同的时刻采集的K空间数据,但此时的K空间数据采集时物体却处于不同的空间位置,这就会导致图像中产生明显的Ghost鬼影,鬼影简单的理解就是同一个解剖结构表现为图像中一系列相互复制的重影。当采用门控技术时成像的TR时间就由周期性运动的周期及门控参数设置中选择的RR间期数来决定。对于呼吸门控而言,显然不能利用呼吸门控方式的来直接采集T1加权图像,如基于FSE序列的T1加权像就不能采用呼吸门控的采集方式。以往会通过呼吸补偿方式来减少呼吸导致的运动伪影,也就是数据采集不是通过门控触发来控制,但在成像过程中记录门控相关信号,这样在图像重建过程中根据门控相关信号重新排布K空间数据。呼吸补偿总体效果不是很理想,根据成像过程中采用的激励次数又分为高阶补偿和低阶补偿两种模式,不同的补偿模式对于K空间数据进行不同的排布方式,从而改变鬼影的空间分布。理论上采用更多的激励次数时可以把鬼影的间距拉大,这样就可以在重建的图像中看不到该鬼影,但需要更长的扫描时间。呼吸或心动补偿技术现在基本很少使用了。迄今在进行3D LAVA等成像时施加的呼吸门控或者导航波方式是利用门控或者导航信号作为触发信号,每次触发后会进行一系列的射频激励,所以TR时间并不是由门控信号直接决定的,这个需要和用于T2加权像的呼吸门控有所区分。
图3说明:肝脏等腹部成像过程中采用门控技术可以明显改善呼吸导致的运动伪影。
非周期运动伪影解决方式:实际上磁共振成像过程中很多运动并没有明显的运动规律可循,如不自主的躁动或者不自主的吞咽运动或者胆道肠管蠕动等,对于这类不自主的运动就没办法采用门控技术来冻结相应运动了。常用的解决或者减少这种不自主的非周期运动伪影的方式有:
多次激励采集技术:就是成像过程中采用多个NEX采集。多次激励不仅是提升图像信噪比的一种方式,对于运动伪影也具有一定的抑制能力。虽然直接采用多次激励技术来减少运动伪影在实际成像过程中有一定的局限性,但多次激励其实对很多伪影都有潜在的克服能力。在FSE成像方式中采用偶数激励就可以通过射频脉冲的相位切换从根本上消除细线伪影。运动导致的伪影没有明显的规律,多次采集信号平均过程中就可能平均掉这些没有明显规律的运动伪影。在实际工作中不要总是一味的减少激励次数,因为这可能导致很多伪影的产生。
图4说明:这里对比的是当采用2个NEX时通过改变两次激励过程中K空间数据的采集方式来减少呼吸导致的盆部扫描时呼吸导致的运动伪影。只有在采用2个NEX时才能采用long term模式。
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