
之前的著述先容了磁敏锐加权成像SWI的基首肯趣及临床应用,通过对成像获取的相位图进行高通滤过色人阁,诽谤主磁场不均匀及局部磁场不均匀对成像区域相位的低频骚扰(相位变化随空间位置逐渐变化),或者射频场包括辐射接管才略中对图像相位的低频影响,然后对管制后的相位图进行一定的信号增强或者松开管制,并与幅值图像相乘即可获取磁敏锐加权图像。磁敏锐加权成像调处磁敏锐加权图像和相位图在临床应用中不错用于分离出血、静脉、含铁千里积以及钙化等,联系信号分析部分请参照之前磋议磁敏锐加权成像旨趣的现实,而分离不同因素的主要依据是相位信息的不同。现在磁共振成像中走漏的相位图像是在某一个特定成像参数下经过高通滤波之后获取的图像,并弗成的确反应联系组织或因素的磁化率大小,是以单纯通过相位图像进行组织因素的分离易导致一些诞妄,其原因是在磁敏锐加权成像相位图像获取、产生以及后管制的进程中王人可能产生一些伪影或者假象,本文将对磁敏锐加权成像中常见的图像伪影进行分析。文中磋议磁敏锐加权成像旨趣、应用及伪影的联系先容是基于西门子医疗磁敏锐加权成像序列进行讨教的,其他不同的产家请调处不同的旨趣进行分离。
在进行磁敏锐加权成像中常见伪影的识别之前,有必要纪念一下在进行磁敏锐加权成像中常见成像组织或者因素的联系特质。磁敏锐加权成像序列研发的初志是走漏颅脑的静脉系统,凭证动静脉在磁共振中不同的驰豫特质(在1.5T中,动脉血的T2*值为200ms,静脉血的T2*值为100ms)不错使用长回波时候TE的成像神色进行成像;也不错应用凭证动静脉系统与周围组织的磁化率相反进行成像,凭证文件报说念,当血氧鼓胀度为55%时,血液的磁化率相反为简陋0.18ppm。血液的磁化率跟着脱氧的加多而加多,然而动静脉血之间基本莫得化学位移。另外,出血和白质的磁化率相反约为0.25ppm,钙化和白质的磁化率相反约为-0.15ppm,是以不错凭证不同因素的磁化率相反对相位图的影响进行成像而走漏静脉、出血及钙化等。
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现在的静脉系统成像基本王人基于磁化率相反的神色进行成像,在成像进程中T2*加权的幅值图像(Mag)不作念稀奇的后管制,网罗获取的相位图经过一定带宽的高通滤波之后走漏为成像序列的相位图(Phase),然后将高通滤波后的相位图经过一定的鬈曲,形成相位蒙片并与幅值图相乘就获取了磁敏锐加权图像(SWI),最终将磁敏锐加权图像进行最小信号投影就得到了最小信号投影的磁敏锐加权图像(mIP SWI)。由于钙化、出血(亚急性晚期以外)、含铁千里积本人质子密度极低或者T2*极短,在幅值图像上通常发达为低信号,在磁敏锐加权图像上也走漏为低信号,需要通过相位图像进行辩别。相位图像是否有伪影或者相位图像的相位怎么阐述王人将影响不同组织因素的分离,是以本文所述的磁敏锐加权成像的伪影主要指的即是相位图像的伪影。
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磁敏锐加权成像SWI相位图像产生伪影的原因主要有:(1)SWI的成像参数如回波时候TE采纳不对理导致的相位卷褶伪影;(2)磁化率相反组织或因素产生的感应磁场对外加磁场的骚扰在各个标的不一致导致的相位相反;(3)组织或成像区域与周围组织存在较大的磁化率相反而导致的相位伪影;(4)SWI成像进程中使用的后管制算法不对适产生的伪影,举例高通滤波神色采纳不对理导致的伪影。底下先容一下这四种导致SWI相位图图像伪影的产欲望制、图像发达及应酬计谋。
暴力强奸一、回波时候TE的采纳不对适
产欲望制:
磁敏锐加权成像中回波时候TE的采纳主要需要兼顾两点:在幅值图像中八成很好地分离动静脉系统,另外也需要在相位图像上对出血、钙化等因素进行最猛进度的分离。那么回波时候TE怎么影响磁敏锐加权成像的相位,又怎么遴选较为合乎的回波时候呢?在联系的磁敏锐加权成像的推选参数中,回波时候通常与场巨大小成反比,而况跟着场强的提高成比例诽谤,其酌量是为了保证在不同场强下,相位图像的可对比性。
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在进行磁敏锐加权成像中,回波时候TE的采纳主要研究以下几点:
1、产生讲究的静脉与周围组织对比
(1)在进行T2*加权成像中,为了获取讲究的组织对比,通常会将回波时候TE竖立在组织T2*驰豫时候的一半至组织T2*驰豫时候,当裁减成像序列的重迭时候TR时,一般将回波时候竖立在组织T2*驰豫时候的一半。凭证文件报说念,在1.5T设立上测量的静脉血T2*驰豫时候简陋为100ms,是以进行T2*加权成像时,为了获取讲究的图像对比,竖立的回波时候需要在50ms傍边。
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(2)凭证文件报说念,去氧血红卵白和含氧血红卵白的磁化率相反简陋为0.18ppm,该值跟着氧含量的变化而变化。同期,静脉与周围颅脑灰白质组织的磁化率相反简陋在0.20ppm。通过酌量,在1.5T设立中,当回波时候竖立在40ms时,静脉与周围组织的磁矩将出现雷同水脂化学位移反相位的相位对消,从而走漏为低信号,更利于静脉的走漏。
使用回波时候TE为40ms时,八成通过相位对消的神色终了静脉的走漏,畸形是静脉的大小小于或接近成像体素时,更能凸起走漏静脉,是以说这种信号相互对消的前提是成像体素内既有静脉又有灰白质组织,即存在部分容积效当令,才能最优化走漏静脉。当成像的体素小于静脉大小时,在静脉与周围组织接壤的区域走漏为低信号(信号对消),静脉的中心则走漏为稍高信号(主要原因是信号无法对消,TE时刻并弗成澈底衰减静脉的信号及流入增强效应的影响),然而经过相位蒙片管制之后,磁敏锐图像上走漏的静脉王人为低信号,如下图所示。
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2、回波时候的采纳成心于不同磁化率组织相位相反的形成
在进行具有不同磁化率组织的成像中,相位的演变进程不错浅易通过ϕ=ϒ*X*B0*TE进行流露,即相位的大小ϕ与组织的磁化率X、主磁场的场强B0和回波时候TE成正比或线性联系。磁共振成像进程中,相位识别的边界是在-Π至Π之间,杰出该边界将出现相位缠绕或者相位卷褶。凭证上述公式以1.5T磁共振设立,静脉与周围组织的磁化率相反为0.20ppm为例作念一个初步的演算,发现当回波时候TE为14ms及40ms时,静脉的相位接近Π,如下图所示,不错获取最好的与周围组织的相位对比。当把回波时候TE竖立为14ms时,动静脉之间的信号隔离不大,合座的对比欠佳,而回波时候TE为40ms时,不错获取较好的动静脉信号对比,同期相位信息也能得到较好的分离。
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综上,1.5T设立上通常使用40ms的回波时候进行磁敏锐加权成像,然而在成像进程中要是发生以下情况:(1)大幅回波时候加多并杰出40ms;(2)组织的磁化率相反发生较大的加多,将导致回波时候TE时刻的相位杰出Π或者-Π,出现相位卷褶。
图像发达:
当加多成像的回波时候TE或者成像的组织或成像的磁化率杰出了原来预期的数值时如大边界出血导致含铁血黄素浓聚时,将变成磁化率的升高,进行磁敏锐加权成像后,将在相位图像上出现落魄混杂的信号,而况信号散布莫得彰着的分界和特征。
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应酬计谋:
凭证上述磋议磁敏锐加权成像序列中回波时候TE采纳的配景,当磁敏锐加权成像相位图中出现相位卷褶时,不错采取以下法子减轻或者撤销影响:
1、使用更小的回波时候TE进行磁敏锐加权成像,一般接管双回波的神色进行成像,举例成像序列的最小回波时候及SWI成像序列推选的回波时候进行成像。通过两个不同回波时候的相位图像的对比,判读是否是由于组织或病变的磁化率增大而导致的磁敏锐加权图像的相位卷褶。
2、接管多回波磁敏锐加权成像序列进行信号网罗,然后使用定量磁化率图QSM进行分析,以判读每个像素点的磁化率,撤销相位卷褶对相位图阐述的影响,如下图所示。
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由回波时候TE过长导致的相位卷褶不错通过减小回波时候的神色去除相位卷褶的影响,然而并不是悉数的在相位图像上出现的相位卷褶王人是由于回波时候TE过长导致的,还有一个进攻的成像因素要纳入到影响相位图的解读中,即感应磁场对组织或因素里面及外部磁场的影响。
二、成像组织或因素对外加磁场的骚扰导致相位散布的变化
当组织插足主磁场后将被磁化并在里面产生感应磁场,同期感应磁场也将影响外部的主磁场,而组织或因素产生的感应磁场和对主磁场的影响与组织或因素的几何结构联系。在东说念主体组织中,通常以无尽长柱形物体的模子来分析静脉产生感应磁场和对主磁场的影响,并以均匀球形物体的模子来分析出血及钙化产生感应磁化和对主磁场的影响。在组织或者因素表里部的磁场变化不错流露为:
圆柱形物体模子下对表里部磁场的影响:
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其中Δχ为感兴致组织与周围组织结构的磁化率相反,χe为周围配景组织的磁化率,θ为长柱形物体与主磁场B0之间的夹角,a为圆柱的半径,φ为位置矢量r与主磁场标的投影到垂直于长柱形物体轴线平面之间的夹角。
球形物体模子下对表里部磁场的影响:
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其中Δχ为感兴致组织与周围组织结构的磁化率相反,χe为周围配景组织的磁化率,θ为位置矢量r与主磁场B0之间的夹角,a为球形的半径。
通过上述的分析可知,当东说念主体组织结构或者联系因素插足主磁场之后,组织结构或因素发生磁化产生感应磁场的同期,也将影响组织结构及因素周围的磁场。凭证磁共振成像相位变化的逻辑,当局部磁场发生变化时,相位也将随之发生变化,而况相位与局部磁场成正联系,是以在感兴致组织或结构的周围,当存在较大的磁化率相反时,将在其里面产生较为彰着的感应磁场并影响其周围磁场的环境。
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以磁敏锐成像用于分析常见的出血和钙化为例,频繁使用球状模子来分析出血和钙化在主磁场环境下的感应磁场和对主磁场的影响,如上图所示为一个球形结构产生的感应磁场和对主磁场影响的默示图。顺磁性物资如出血在其里面产生的感应磁场与主磁场叠加,具有稍高于主磁场强度的局部磁场,使得质子的进动频率加速。在出血的周围,感应磁场也将影响外加磁场的大小,而况这种影响与主磁场的角度联系。当角度小于54.7°时,该区域的局部磁场有一定进度地加多,使质子进动频率加速;当角度大于54.7°时,该区域的局部磁场受感应磁场及角度、空间位置的笼统影响,质子进动频率随空间位置的变化而变化。而逆磁性的钙化产生的感应磁场和对主磁场的影响与出血相悖。出血和钙化产生的感应磁场和对主磁场的影响最终导致相位图相位的变化如下图所示,在球形的中心位置走漏的相位信息较为均匀,跟着空间位置的变化,球形区域的外围相位信息受到感应磁场对外界扰动的影响而变得混杂。
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无尽长圆柱体模子举例静脉在主磁场环境下产生的感应磁场和静脉周围外加磁场的变化一样不错凭证上述公式进行分析,然而该进程比球状模子更为复杂,在此不作念进一步的分析。需要禁绝的是,与主磁场成不同角度的静脉里面具有不同的感应磁场,在相位图像上具有不同的相位大小;在静脉周围的相位也跟着静脉与主磁场的角度、距离静脉的空间位置的变化而变化。
在分析成像的组织和因素感应磁场和对外加磁场的改变对相位图像的影响时,也需要研究上一部分回波时候TE对相位图像影响的现实,当出血或者钙化的边界增大,磁化率变化增大时,可能导致相位发生卷褶,磁偶极子的相位影响也将发生变化,如下图所示,当顺磁性或者逆磁性的边界增大,磁化率隔离变大时导致相位卷褶,磁偶极子的相位发达会发生一定的变化。
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图像发达
通过对相位图的三维重建,顺磁性物资和逆磁性物资的相位图具有不同的发达,顺磁性物资如出血在相位图上发达为沿着主磁场标的的中心高信号双方低信号的夹心饼状的信号发达;而逆磁性物资如钙化在相位图上发达为沿着主磁场标的的中心低信号双方高信号的夹心饼状的信号发达,如下图所示。
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A图走漏的是松果体钙化的相位图,在冠状位图像上走漏钙化的中心区域是低信号,在Z轴的中心点高下走漏为高信号;B图走漏的是微出血灶,在冠状位图像上走漏出血的中心区域是高信号,在Z轴的中心点高下走漏为低信号;C图走漏的是较大的出血灶,在冠状位图像上走漏出血的中心区域是低信号(相位卷褶导致的低信号),在Z轴的中心点高下走漏为低信号,然而在出血灶的傍边前后侧翼走漏为高信号。
应酬计谋
由不同磁化率的组织或因素插足主磁场后产生的感应磁场以及对主磁场骚扰导致的组织或因素本人及周围的相位变化在磁敏锐加权成像序列中暂无灵验的法子撤销这种效应酬相位图像的影响。跟着磁敏锐加权成像本事的发展,现在不错通过QSM对组织或因素的磁化率进行定量分析,舍去了相位图像上磋议相位变化对会诊带来的骚扰。
三、相位图像后管制不对适导致的相位变化
在进行磁敏锐加权成像时,网罗获取的原始相位图包含了原来主磁场不均匀导致的相位变化;不同组织间存在的化学位移导致的相位变化;不同磁化率组织间在局部及全局导致的相位变化,这些因素夹杂在沿途影响相位的变化。为了去除由于主磁场不均匀或者本人磁化率隔离对全局图像的相位变化,通常使用高通滤波的神色对相位图像进行管制。滤波器的带宽将影响最终走漏的相位图像。如下图所示,A图为未经过任何管制的原始相位图,B图为使用32x32的宽度进行高通滤波之后的相位图,C图为使用64x64的宽度进行高通滤波之后的相位图。使用的滤波器的宽度越大,去除配景相位的才调越强,然而也可能去除不同磁化率组织或因素之间产生的相位信息。
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在磁敏锐加权成像序列斥地的初期,斥地者尝试使用不同的高通滤波宽度进行对比,以获取最好最踏实的相位图像,经过反复考证,现在在临床应用中使用的磁敏锐加权成像序列的相位图使用高通滤波器的宽度为64x64。序列斥地者笼统研究各式因素,高通滤波的宽度弗成由临床使用者粗略转变,是以在本文中不对由于相位后管制导致的磁敏锐加权图像的相位伪影进行商榷。
除此之外,在进行颅脑磁敏锐加权成像时,在磁化率变化比拟大的区域举例颅底,骨骼与脑组织接壤的区域会出现比拟彰着的相位变化,通过高通滤波也弗成竣工撤销配景相位的骚扰,导致该区域的相位图像出现一些信号畸变,在此也不作念商榷。
在磁敏锐加权成像的进程中色人阁,序列不仅受成像参数、受检者、外界环境的影响可能出现卷褶伪影、部分容积效应、清爽位移或者射频骚扰等伪影的影响。除此之外,磁敏锐加权成像是应用幅值图像与经过管制的相位蒙片进行相乘获取更好组织或因素对比的成像本事。相位图像受到主磁场不均匀、射频场不均匀、组织化学位移及磁化率相反等影响,唯有使用正确的法子获取保真度较好的相位图,才利于后续的SWI图像重建和相位信息的解读。
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