朱熹，叶靖，王志军，孙继全，朱庆强，夏巍

扬州大学临床医学院，江苏扬州225000

前言

MRI 检查中伪影的出现不但会降低图像质量，甚至会导致误诊。目前磁共振伪影大致分为运动伪影、卷轴伪影、磁化率伪影即金属伪影、化学位移伪影、部分容积效应伪影等。由于部位、序列、参数不同，所产生的伪影也不尽相同［1-2］。MRI 成像原理复杂，伪影产生因素众多，上述几种常见伪影并不能完全涵盖日常工作中所遇见的所有伪影。扬州大学临床医学院头颅MRI T1FLAIR序列图像曾被一种均未被以上分类中提及的高信号弧形伪影困扰多时，严重影响图像质量。本研究探讨头颅MRI T1FLAIR序列出现伪影的原因，并进行分组研究，用客观数据分析得出消除此类伪影的有效解决方案。最终消除伪影、优化扫描参数并且改善了图像质量，同时为其他医院遇到此种伪影时提供了解决思路。

1 资料与方法

1.1 患者资料

连续收集扬州大学临床医学院2017年4～8月检查头颅MRI的患者。排除标准：固定假牙患者；头部外伤史患者；心脏起搏器患者；体内有金属支架及金属内固定患者。最终300例患者纳入研究，男162例，女138例；年龄20～75 岁，中位年龄48 岁；体质量48.3～82.5 kg，平均（65±16）kg。本实验经伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 检查方法

研究开始前对设备进行检查及保养，排除磁体间内磁场干扰因素，确保线圈信号正常。回顾性统计2016年11月～2017年4月期间600例头颅MRI T1FLAIR序列中伪影比例及种类（图1），绝大部分为一种不明原因的高信号弧形伪影。经多位高年资工程师会诊，使用排除法商讨分析，发现此类伪影并不属于任何一种已知的常见伪影。初步怀疑头颅MRI T1FLAIR中弧形高信号伪影可能为并行采集技术（Array Spatial Sensitivity Encoding Technique,ASSET）加速因子过高导致。遂制定如下实验方案。

图1 头颅MRI T1 FLAIR序列中伪影比例及种类Fig.1 Proportions and types of artifacts in T1 FLAIR sequence of brain MRI

1.2.1 水模组采用美国GE 公司的Optima MR360 1.5T超导磁共振扫描仪，8通道头颈线圈，分为A、B、C 3组，每组20例。A组：使用常规序列扫描；B组：其它参数不变，降低T1FLAIR ASSET加速因子为1.50；C 组：其他参数不变，删除ASSET 选项，降低激励次数为1。详细参数见表1，C 组数据修改的说明详见讨论部分。

1.2.2 临床组连续选取300例头颅MRI 患者，分A、B、C 3组，按BMI指数平均分配，每组100例，采用与水模组相同参数进行扫描。

1.3 客观数据处理及分析

1.3.1 水模组影像分析分别测算各组T1FLAIR 中心层面图像的平均信噪比（Signal Noise Ratio,SNR）。本研究测算方法为于中心层面图像中选择17个均匀分布的ROI（20 mm2）［3］，并测算各ROI前、中、后各区域的平均信号强度（Signal Intensity,SI），再测算出同一ROI 前、中、后层面3 个区域的平均方差（Standard Deviation,SD），则SNR=SI组织/SD背景。

1.3.2 临床组影像分析人体内的组织及结构比较复杂且不均匀，对于某些部位的磁共振图像质量评价不能按照传统的SNR进行对比。而本研究的测量方法为避开脑室脑沟及伪影区域，分别在3组图像侧脑室层面上设置ROI（20 mm2），并测量各ROI前、中、后层面3个区域的平均SI，再测算同ROI的前、中、后平均SD，则SNR=SI组织/SI背景［4-5］。

1.4 图像主观评分

由2 名影像科主任医师共同对3 组图像质量进行评分，意见不一时讨论并达成一致意见。1 分：图像质量差，图像噪声大，出现伪影影响诊断；2 分：图像质量较差，图像噪声较大，出现伪影影响诊断；3分：图像质量一般，图像噪声一般，出现伪影不影响诊断。4分：图像质量较好，图像噪声较小，无伪影；5分：图像质量好，图像噪声小，无伪影。

表1 MRI头颅扫描常规参数及T1 Flair A、B、C分组变量参数Tab.1 Routine scanning parameters of brain MRI and T1 Flair in group A,B and C

1.5 统计学方法

采用SPSS 18.0统计软件进行统计分析。采用卡方检验或者Fisher 确切概率法比较患者3 组图像中出现伪影的比率，多重比较采用Bonferroni 法；采用单因素方差分析分别对水模组与临床组3 组图像质量的客观数据进行比较，若有差异，再采用SNK-q或者LSD 检验进行多重比较；采用Mann-WhitneyU检验比较患者组图像的主观评分。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 水模组图像质量客观数据分析

A、B、C 3 组图像中出现高信号弧形伪影的例数（图2）分别为A组3例、B组1例、C组0例。图像质量客观数据详见表2，经单因素方差分析对3 组图像质量的客观数据进行比较，3组差异均无统计学意义（P＞0.05）。

图2 水模组图像Fig.2 Images in water phantom groups

表2 水模组图像质量客观数据分析Tab.2 Objective evaluation of image quality in water phantom groups

2.2 临床组图像伪影比例统计学分析

A、B、C 3 组图像中出现高信号弧形伪影的例数（图3）分别为A组12例、B组7例、C组0例。多重比较采用Bonferroni 法，对检验水准校正为α=0.016 7。多重比较结果显示：A 组与B 组比较，差异无统计学意义（P=0.228）；A 组与C 组，差异有统计学意义（P＜0.016 7）；B 组与C 组比较，差异有统计学意义（P＜0.016 7）（表3）。

图3 临床组图像Fig.3 Images in clinical groups

表3 临床组图像伪影比例统计学分析Tab.3 Statistical analysis on the proportion of images artifacts in clinical groups

2.3 临床组图像质量客观数据分析

A、B、C 3组图像质量客观数据详见表4，经单因素方差分析对各组图像质量客观数据进行3 组间比较，均无统计学意义（P＞0.05）。

2.4 临床组图像质量主观数据分析

A、B、C 3 组图像质量主观数据见表5，使用Kruskal-Wallis检验对3组总分进行统计学分析，有统计学意义（Z=43.3,P＜0.001）。再使用Mann-WhitneyU检验进行组间的两两比较（表6），A 组与B 组比较有统计学意义（Z=-3.0,P＜0.001）；A 组与C 组比较有统计学意义（Z=-6.5,P＜0.001）；B 组与C 组比较有统计学意义（Z=-3.7,P＜0.001）。

表4 临床组图像质量客观数据分析Tab.4 Objective evaluation of image quality in clinical groups

3 讨论

T1FLAIR与T1FSE相比，虽然T1FLAIR的TR时间延长，相应扫描时间也略微增加，但其能有效抑制脑脊液游离水信号，减少脑脊液流动伪影及部分容积效应，图像组织间对比度优异［6］。反观T1FSE虽能显示组织解剖结构，但组织对比度小，且有时难以清楚显示神经核团［7］。所以常规扫描头颅MRI T1中优先使用T1FLAIR序列。

表5 临床组图像主观数据Tab.5 Subjective evaluation of image quality in clinical groups

表6 临床组图像主观数据进行组间两两比较结果Tab.6 Intergroup comparisons of subjective evaluation of image quality in clinical groups

ASSET 是一种磁共振快速成像技术，它利用参考扫描获得相控阵线圈敏感度信息进行去除卷褶的数学算法，达到大幅度缩短图像采集时间，极大提高MRI时间分辨率的目的，极大提高检查的效率，使得一些原本对时间分辨率要求很高的检查如心血管、腹部成像成为可能［8-10］。由于其物理原理只是通过改变信号的接受和编码方式来加快成像速度，并不影响各种扫描序列的信号对比度，理论上可用于各种扫描序列和不同场强的MR机器，具有灵活性和广泛性的特点［11-12］。ASSET 利用相控阵线圈的空间敏感性信息，部分代替了传统费时的空间编码过程，通过增加K空间中采样的距离，表示为加速因子，减少相位编码线数目，从而减少图像的采集时间。扫描时间每缩短50%，SNR 就降低为原来的1/ 2倍［13］。但无论在高低场强的头颅MR 中，当加速因子小于2.5时，其降低SNR 的缺陷几乎可以忽略［14-15］。理论上ASSET 技术可达到亚秒级水平，但因受伪影和SNR的影响通常只能提高1.5～3.0倍。然而另一方面可以通过提高激励次数来弥补SNR 的下降，这又反过来使得并行采集的时间有所增加。所以在本次实验方案制定时，为同时保证扫描效率与图像质量，C 组中去除了ASSET选项，并且降低激励次数为1。

目前ASSET 伪影或与ASSET 相关伪影一般可表现为以下3 种形式：半弧形伪影、校准不当导致的伪影、线圈错位导致的伪影。后两种受操作者影响较大。造成此类伪影的常见原因有FOV 过小、calibration 定位偏离中心等。消除方法为适当增大FOV、重新校准扫描、增加或改变相位编码。除此之外，因ASSET在相位方向上隔行采集K空间时，每一个线圈单元采集一半的相位方向的信息，会存在明显的相位卷褶，需利用线圈敏感性数据重建图像，并打开去卷褶伪影［16-18］。在多位高年资工程师会诊时采用如上措施，但高信号弧形伪影并未消除。

研究前工程师对设备进行检查及保养，扫描过程中严格参照扫描规范，确保排除设备及人为因素。此外，该高信号弧形伪影并非偶发，笔者曾在对口支援时期发现下级医院同型号设备相同参数头颅T1FLAIR图像中仍存在类似伪影。本次研究中，A组加速因子为2.0，扫描时间为103 s；B组加速因子为1.5，扫描时间为127 s；C组无加速因子，激励次数为1，扫描时间为96 s。由于扫描时间过长不利于患者耐受，所以C 组去除了ASSET 选项（即无加速因子），并且降低激励次数为1。通过水模组与临床组客观数据的图像质量对比，发现A、B、C 3 组的SNR 均无统计学意义。C 组去除ASSET 选项后，虽降低激励次数为1，但客观数据的图像质量仍相当于加速因子为2.0的A组。本次研究达到了在保证图像质量的前提下，大大缩短检查时间的目的。

在本次研究之前，通过对伪影图像进行分析，初步推断可能为ASSET 加速因子过高导致头颅MRI T1FLAIR 出现了弧形高信号伪影。此次进行比较的3组图像加速因子分别使用的是2.0、1.5、0。患者A、B、C组出现伪影的例数分别为12、7、0。使用客观数据比较3组的图像质量虽无统计学意义，但是比较主观数据的图像质量时，由于A、B组都有伪影出现，导致3组间的主观图像质量均有统计学意义，所以伪影的出现直接导致了图像质量的下降。而未使用ASSET 的C 组，100例图像均未出现高信号弧形伪影。由于客观图像质量均无统计学意义，所以有无伪影成为主观图像质量的关键因素。主观图像质量的数据表明C组的图像质量最佳，C组的主观图像质量较B组与A组均有统计学意义。

综上所述，此次1.5T 头颅MRI T1FLAIR 序列中出现的高信号弧形伪影为加入ASSET技术时加速因子过高所导致，所以在设置头颅T1FLAIR 序列时建议不使用ASSET 技术或适当降低加速因子，且在不影响图像质量和扫描效率的情况下可适当降低激励次数。