第三节 MRI检查
一、MRI成像原理
磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。含单数质子的原子核,其质子有自旋运动,带正电,产生磁矩,其磁矩自旋轴的排列无一定规律,但如在均匀的强磁场中,则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列。在这种状态下,用特定频率的射频脉冲进行激发,作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振,即发生了磁共振现象。停止发射射频脉冲,则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来,其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程,而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间。
弛豫时间有两种,一种是自旋-晶格弛豫时间,又称纵向弛豫时间,反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间,也是90°射频脉冲质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态所需时间,称T1。另一种是自旋-自旋弛豫时间,又称横向弛豫时间,反映横向磁化衰减、丧失的过程,也即是横向磁化所维持的时间,称T2。T2衰减是由共振质子之间相互磁化作用所引起,与T1不同,它引起相位的变化。一种组织的弛豫时间是相对固定的,不同组织之间弛豫时间有一定的差别,而这种差别,正是MRI的成像基础。人体内氢核丰富,而且用它进行磁共振成像的效果最好,因此目前MRI常规用氢核来成像。
(一)MRI的优点
1.无辐射损伤
MRI所用的射频脉冲属于电磁波,但所用的射频波的波长达数米以上,其能量不会切断生物体中的C-H键。因此MRI被认为是没有辐射损伤的安全检查手段。
2.软组织分辨力高
MRI比CT具有更高的软组织分辨力,可更清楚地显示椎旁软组织及椎管内的如脊髓、神经根等。
3.多参数成像提供更多信息
MRI可以采用不同的技术来反映组织多参数信息,如组织的T1值、T2值、质子密度、流动、水分子扩散等信息,MRS技术还可提供组织代谢产物的信息,因此MRI所能得到的组织信息远比CT多得多。获得多参数信息有利于病变的显示和定性诊断。
4.多方位直接成像
CT脊柱扫描只能进行横断面扫描,其他方位的图像必须经过后处理重组技术才能获得,而MRI可以直接进行任意方位的断面成像,有助于解剖结构和病变的显示。
5.无骨伪影
CT检查时在骨与软组织的界面上,特别是在骨突起的部位将产生严重的骨伪影,严重影响局部结构的显示,因此对MRI椎管内病变等检查明显优于CT。
不需要对比剂就可进行血管成像和脊髓成像。
(二)MRI的缺点
1.成像时间较长
CT的成像速度较快,采用多层螺旋CT平均每层的采集时间更短。MRI的采集时间要慢得多,目前已经开发了很多MR超快速成像技术,但有些技术图像质量还欠佳,尚不能完全取代常规序列。
2.钙化显示不佳
MRI对钙化不敏感,主要在于钙化在MR图像上的表现比较复杂。
3.骨性结构显示较差
骨结构的质子含量很低,并且MRI图像矩阵较小使得空间分辨力相对CT较低,因此骨结构在MR上显示较CT差。不过MRI对骨髓内病变特别是骨髓水肿、骨髓内肿瘤浸润等的显示优于CT。
4.伪影较多
由于MRI多参数成像可以得到较多的信息,同时图像质量受影响的因素也增多,且MR成像时间较长,更容易产生运动伪影。
5.信号变化改变复杂
MRI属多参数成像,可以为诊断提供更多的信息。但多参数成像带来的问题是影响MRI信号的因素较多,同一种信号变化可由不同的原因引起。
6.禁忌证较多
由于MRI采集时间较长,危重患者及幽闭恐惧症的患者一般不宜进行MRI检查,安装有心脏起搏器或体内有金属异物的患者不适合MRI检查。
二、脊柱MRI常规技术
MRI成像技术有别于CT扫描,它不仅可行横断面,还可行冠状面、矢状面以及任意斜面的直接成像。同时还可获得多种类型的图像,如T1WI、T2WI等。若要获取这些图像必须选择适当的脉冲序列和成像参数。
(一)扫描序列
是指射频脉冲、梯度场和信号采集时刻等相关参数的设置及其在时序上的排列。应用不同的磁共振扫描序列可以得到反映这些因素不同侧重点的图像。
(二)MRI扫描技术
1.MRI普通扫描
MR普通扫描最常用的序列是:矢状位SE T1WI,矢状位FSE T2WI,轴位FSE T2WI。根据需要可增加冠状面扫描、脂肪抑制技术等。由于是多参数成像,因此MR普通扫描就可以对肿瘤内部的成分、周围软组织的改变做很好显示。
2.MRI增强检查
为了使组织结构之间的对比、正常组织与病变组织之间的对比更明显,提高特异性,更好地反映病变组织的实际形态、影像特征,除了选择适当的脉冲序列和成像参数,还可以使用MRI对比剂人为地改变组织和病变的T1和T2弛豫时间,从而提高组织与病变间的对比。MR增强扫描的目的和CT增强扫描一样,不过MR增强扫描对肿瘤内部的成分、周围软组织的改变显示比CT增强扫描更好。
3.MRI非常规应用技术
近年来国内外学者在脊柱常规的成像技术上开展了成像技术新的应用研究,在以后的脊柱MRI成像上可能会成为常规扫描技术。
(1)同/反相位成像(IP/OP):
选择不同的回波时间使水和脂肪的氢质子磁化矢量处于一致为同相位,两者磁化矢量相加,信号强度增加;磁化矢量处于相反时为反相位,两者磁化矢量相减,信号强度减低。IP/OP除回波时间不同外,其他参数均相同。
在脊柱肿瘤中的应用: IP/OP在脊柱及骨关节方面的应用报道不多,近年来的研究提示在脊柱恶性或转移性病变中,肿瘤细胞取代了正常的骨髓组织和脂肪成分,而良性病变中脂肪成分仍存在,因此在反相位成像中,椎体良性病变的信号低于椎体转移性病变的信号。IP/OP成像简单易行,成像时间短,在鉴别肿瘤性病变与非肿瘤性病变以及骨髓浸润程度的评价中具有一定意义。
(2)弥散加权成像(DWI):
利用体内水分子的随机运动特性进行成像,主要显示细胞外水分子的弥散,以及细胞内水分子的弥散、跨膜运动、微灌注等。
在脊柱肿瘤中的应用:已有的DWI在骨关节肿瘤性病变的研究中,部分学者认为在转移性病变尤其是生长活跃的肿瘤中,由于富细胞性高,细胞内外水分子弥散受限,DWI上信号衰减减低,ADC值较低;良性病变由于组织间隙水肿、富细胞性低而在DWI上信号衰减增加,ADC值较高。不过有研究显示良恶性病变ADC值区间有部分的重叠,并且DWI图像存在不可避免的空间几何扭转伪影,空间分辨率低;成像参数的选取(如b值)需进一步优化选择。ADC可以作为区分良恶性肿瘤的辅助手段,但是不能区分感染和恶性肿瘤。同时Meta分析研究也是倾向于DWI可以作为区分良恶性骨折的可靠检查。
(3)动态增强磁共振成像(DCE-MRI):
动态增强扫描是在注射顺磁性对比剂后对病灶显影的前、中、后期进行快速连续扫描,显示对比剂进、出肿瘤区域的血流动力学过程。可用来评价组织的微循环、灌注和毛细血管通透性的变化。在既往的研究显示出早期动态增强斜率值与微血管密度之间呈线性正相关,表明肌骨系统肿块早期快速强化与血管生长程度有关,反映了肿瘤组织的血管化程度。一些学者认为动态增强MRI可以用于鉴别肿瘤的放射性坏死与复发,判断预后及监测放疗后反应,对检测转移瘤有很高的阳性预测值,对良、恶性压缩性骨折也有较高的预测价值。虽然骨骼肌肉的良、恶性肿瘤斜率值的差异有较高的统计学意义,但仍存在良恶性肿瘤斜率值存在重叠部分。比如动脉瘤样骨囊肿、嗜酸性肉芽肿、骨巨细胞瘤这样一些富血供的良性肿瘤及中间性病变,其斜率值也可以位于恶性肿瘤斜率值范围内。而一些放、化疗后复发的低血供恶性肿瘤其斜率值可以位于良性范围内。因此早期动态增强斜率值不能单独用于良、恶性肿瘤的判断。
(4)MRI全景扫描:
将全身由头至足分成五个部分,全脊柱分成两个或者三个部分,一次定位,扫描过程中自动移床跟进,扫描完成一段后,自动移床跟踪扫描下一段,不需要重复移动患者,重复定位,分别完成全身冠状位及全脊柱矢状位扫描。MRI全景扫描主要应用在脊柱转移瘤的检出上。脊柱转移瘤通常为多椎体跳跃性受累,可以发生在脊柱的任何部位,因此扫描范围越大对降低转移瘤检出漏诊率越有帮助。MRI全景扫描提供了高质量的全脊柱以及全身软组织图像,并且明显缩短了检查相同范围的时间,而图像质量并没有降低,可以良好地显示脊柱转移瘤的部位、数目及邻近组织结构侵犯的程度和范围,并且可以同时观察全身软组织情况,便于发现原发病灶。
(5)高场强及超高场强MR的应用:
3.0T磁共振在近几年来开始应用于临床,3.0T磁共振较目前主流的1.5T磁共振场强增加一倍,提高了信噪比和空间分辨率,扫描层厚更薄,增强效果更佳,血管成像效果较1.5T磁共振佳,同时扫描时间缩短。因此脊柱在3.0T磁共振上图像更清晰,显示微小解剖结构和微小病变能力明显提高,更有利于发现早期微小的脊柱肿瘤病灶。
三、MRI检查在脊柱肿瘤中的应用及影像特征
MRI检查是作为一种无创性的安全检查方法,是脊柱肿瘤诊断必不可少的手段,能清晰地显示脊柱周围软组织及病灶与相邻血管、神经之间的空间关系,亦可判断肿瘤内的多种组成成分及坏死或出血等,再加上新的成像技术不断涌现,MR硬件不断更新,专用型MR机的开发,相控阵线圈的发展,可得到大范围、高质量的脊柱图像。MRI具有良好的软组织分辨率,尤其对骨髓的异常非常敏感,能清晰地显示轻微的、早期的骨髓异常变化。但MR对钙化、骨化、纤维组织和骨的微细结构等观察不如X线片和CT。
(一)脊柱正常MRI表现
脊柱各骨性结构的骨皮质在T1WI和T2WI上呈低信号,而骨髓呈高或等-高信号。椎间盘在T1WI上信号较低且不能区分纤维环和髓核,在T2WI上纤维环为低信号、髓核为高信号。脊髓在T1WI上呈中等信号,信号高于脑脊液;在T2WI上则脑脊液信号高于脊髓。在分辨力高的MRI T2WI上可见神经根穿行于高信号的脑脊液中。椎体的前纵和后纵韧带在T1WI和T2WI上均为低信号,一般不能与骨皮质区别。椎旁软组织:肌肉在T1WI呈等或略低信号,T2WI为低信号。脂肪在T1WI与T2WI上均为高信号。纤维组织、肌腱、韧带在各序列上均匀低信号。血管呈无信号的圆形或条状结构。神经呈中等信号。
(二)脊柱肿瘤相关异常MRI表现
1.骨质疏松
骨密度减低,椎体内脂肪沉积,椎体内小梁结构呈纵行条纹,周围骨皮质变薄,严重时,椎体内结构消失。椎体变扁,其上下缘内凹,而椎间隙增宽,呈梭形,致椎体呈鱼脊椎状。椎体有时可压缩呈楔状(图6-3-1)。
图6-3-1 腰椎体骨质疏松MRI T1、T2加权
2.骨质破坏
骨破坏表现为低信号的骨质为不同信号强度的病理组织所取代,骨皮质破坏的形态改变与CT所见相同,松质骨的破坏常表现为高信号的骨髓为较低信号或混杂信号影所取代(图6-3-2)。
图6-3-2 T8骨肉瘤骨质破坏
3.骨质增生硬化
增生硬化的骨质在T1WI和T2WI上均为低信号,松质骨的信号也较正常为低。
4.骨膜增生(骨膜反应)
MRI显示骨膜增生要早于X线和CT检出,早期的骨膜增生在T1WI为中等信号,T2WI为高信号,骨膜新生骨在各序列均为低信号。但CT和MRI的空间分辨率均不及X线片,不能像X线片一样显示骨膜新生骨精细的形态结构。
5.骨质坏死
MRI对骨质坏死的显示要早于CT和X线,在骨密度和形态尚无变化前就可以出现骨髓信号的改变,坏死区形态多不规则,T1WI上呈均匀或不均匀的低信号,T2WI上呈中到高信号。坏死区外周为低信号的新生骨质硬化带,最外侧为T2WI高信号的肉芽组织和软骨化生组织带。晚期坏死区可出现纤维化和骨质增生硬化,一般为低信号影。
6.骨内与软骨内钙化
MRI对发现和确定细小的钙化不敏感。
7.周围软组织改变
大多数肿瘤在T1WI为低信号,T2WI为高信号。软组织水肿为T1WI低信号,T2WI高信号。出血和血肿在T1WI和T2WI上多均为高信号。当骨髓内脂肪成分有改变或被病变组织取代,则信号强度发生变化,在T1WI上信号减弱,T2WI上信号强度的改变取决于病变的组织类型。
(三)脊柱良恶性肿瘤的MRI鉴别
1.脊柱良性或中间型肿瘤的影像学表现
多呈局限性膨胀,质地较均匀,前后径和横径增大。在T1WI多表现为不均匀低信号,破坏缘清楚,多数伴有反应性成骨,一般骨皮质完整或受压破坏后形成骨壳。在椎体上、下终板或上、下后角处保存正常骨髓信号及结构。多无椎旁软组织肿块,或皮质轻度破缺形成边界清晰的瘤灶旁软组织肿块,不破坏椎间盘,多数呈均匀强化。在弥散加权(DWI)MR成像上,均呈低或等信号。
2.脊柱恶性骨肿瘤的影像学表现
多呈不规则破坏,或溶骨与成骨混合性存在,边缘模糊不整,在T1WI上未见正常骨髓信号,仅少数正常骨髓尚未被肿瘤所取代,残存的少量骨髓边界不规则。由于肿瘤的占位效应多使椎体前缘或后缘向外膨隆,这是恶性肿瘤细胞以膨胀和离心性的方式增殖生长。椎间盘一般不受侵犯。由于肿瘤浸润性生长,使椎静脉受侵破坏,椎弓根多整个被侵犯而呈膨胀性结节样改变,故椎弓根在T2WI像上膨大呈高信号,并累及邻近软组织形成不规则软组织肿块。增强后多呈不均匀斑块状强化,肿瘤边缘区域较中心区域强化为快,是由于新生的肿瘤血管主要分布于生长活跃的边缘区。
四、脊柱常见典型肿瘤的MRI影像学表现
(一)脊柱常见良性与中间型肿瘤
1.骨巨细胞瘤
MRI上肿瘤在T1WI上多呈低或中等信号强度,在T2WI上多为高信号(图6-3-3)。坏死区在T1WI上信号较低,在T2WI呈高信号。如果肿瘤内出血,则T1WI和T2WI上均为高信号。液-液平面在T1WI上常下部信号高于上部,而在T2WI上则相反。若肿瘤内有含铁血黄素沉积区则在T1WI和T2WI上均为低信号。
2.骨样骨瘤
MRI上肿瘤未钙化部分T1WI呈低至中等信号,T2WI呈高信号。钙化及周围硬化带均呈低信号。瘤巢周围水肿呈T1WI低信号,T2WI高信号。增强扫描,病变强化明显。大部分骨样骨瘤使用X线及CT成像即可诊断。
3.骨母细胞瘤
图6-3-4A、BMRI上病灶非钙化部分T1WI呈低至中等信号,T2WI呈高信号,钙化部分呈低信号。病灶周围骨髓和软组织可见长T1长T2信号的水肿影,可显示骨壳中断。
4.骨软骨瘤
MRI病灶中心T1WI呈高信号,T2WI呈中等信号,边缘皮质均呈低信号,软骨帽T1WI呈低至中等信号,T2WI呈高信号。如软骨帽明显增厚(大于1~2cm)则应怀疑恶变倾向。大部分骨软骨瘤使用X线及CT成像即可诊断。
图6-3-3 C1~2骨巨细胞瘤MRI表现
图6-3-4 骨母细胞瘤
A.T3骨母细胞瘤MRI右侧附件区骨质信号不均匀,有软组织肿块; B.L2骨母细胞瘤MRI椎体后份、左侧椎弓长T1信号
5.骨血管瘤
MRI T1WI呈斑片状较高信号,强度不一,增粗的骨小梁呈低信号影。当椎体膨胀或是压缩明显,病灶内出现基质成分信号或密度时,须注意血管瘤具有侵袭性倾向(图6-3-5)。
6.动脉瘤样骨囊肿
MRI上病灶边缘有境界清楚的薄层低信号影围绕,囊腔内液体一般呈T1WI低信号,T2WI高信号,间隔呈低信号;出血后病灶内出现多层的液-液平面,在出血不同分解阶段液-液平面的信号也不一样。增强扫描动脉瘤样骨囊肿的分隔和边缘可以强化。虽然在CT和MRI上囊腔内出现液-液平面是动脉瘤样骨囊肿的典型表现,但并不是特异性征象。液-液平面也可见于毛细血管扩张性骨肉瘤和骨巨细胞瘤。但动脉瘤样骨囊肿囊腔内有较规则低信号间隔以及境界清楚的薄层低信号边缘,骨壳外常有骨膜下新生骨(图6-3-6)。
(二)脊柱常见恶性肿瘤
1.转移性肿瘤
MRI对骨髓信号改变较放射性核素更敏感。在骨转移的极早期阶段,即癌细胞仅在骨小梁之间浸润而未累及骨质时,MRI就能发现病灶。“骨髓脂肪替代”是脊柱转移瘤的早期征象,T1WI上在高信号骨髓脂肪的衬托下很容易发现低信号转移灶。并且肿瘤组织游离水含量增加,MR表现为T1WI上肿瘤低信号,T2WI上肿瘤稍高信号。但成骨性转移灶T2WI上呈低信号(图6-3-7)。
2.浆细胞骨髓瘤
MRI对检出病变以及确定病变范围非常敏感,病变区T1WI上呈低信号,在高信号的骨髓信号背景下,形似“椒盐状”为特征性表现; T2WI上呈高信号,T2WI脂肪抑制序列较T2WI更能发现病变高信号。浆细胞骨髓瘤与转移瘤的鉴别:转移瘤病灶大小不一,边缘模糊,不伴明显的骨质疏松,一般不伴软组织肿块,椎弓及附件可以早期受累;浆细胞骨髓瘤病灶大小大多较一致,边界较清楚,伴广泛骨质疏松及软组织肿块(图6-3-8)。
图6-3-5 T1椎体血管瘤MRI表现
图6-3-6 C2~3动脉瘤样骨囊肿MRI表现
图6-3-7 T7与T12转移瘤MRI表现
3.软骨肉瘤
MRI上肿瘤T1WI等或低信号,恶性度高的信号强度更低; T2WI很高信号,恶性度高的信号强度不均匀。骨钙化和骨化均呈低信号(图6-3-9)。
4.脊索瘤
MRI肿瘤在T1WI上呈中等信号为主的中低混杂信号,T2WI呈高信号,肿瘤内伴有出血时,信号更加变化复杂;增强扫描肿块有明显强化(图6-3-10A、B)。
图6-3-8 C2-3浆细胞骨髓瘤MRI表现
图6-3-9 T5-6软骨肉瘤MRI表现
图6-3-10
A.斜坡脊索瘤; B.骶骨脊索瘤
5.骨肉瘤
MRI上骨肉瘤在T1WI为不均匀的低信号影,T2WI为不均匀高信号。骨质破坏,骨膜反应,瘤骨及瘤软骨钙化在T2WI上显示最好。对大多数骨肉瘤,X线片即可满足诊断,CT对细小的骨化和钙化敏感,MRI能了解肿块侵犯的范围(图6-3-11)。
图6-3-11 T9椎骨肉瘤MRI表现
五、术后脊柱植入物CT及MRI图像伪影
脊柱肿瘤术后,为了重建脊柱的正常序列和骨性融合,常常会植入内固定物。内固定的优势就在于矫正因手术导致的畸形、促进融合而利于早期康复。脊柱术后也可能产生一些并发症,包括:血肿、感染、瘢痕粘连、神经损伤;植骨术后植骨块吸收、移位、脱出,植骨不愈合致假关节形成;术后植入物的松动、断裂、移位等。
以往术后随访评价的主要手段是普通X线片,X线片简单、易行,没有金属伪影,可以提供解剖区的总体影像,但不能提供三维信息。而CT,特别是多排螺旋CT(MDCT)和MRI能比X线片提供更多的信息,更好地帮助临床医师发现术后存在的问题。但对于带有金属置入物的术后患者在行CT和磁共振成像检查时会涉及两个问题:①安全性:金属植入物在强磁场作用下被磁化而产生力学作用,有可能改变其在人体内的空间位置。同时金属植入物在磁共振成像检查时射频波的作用下会产生热效应。②金属植入物所致伪影: CT与磁共振成像检查时植入物都会造成程度不等的伪影使图像质量下降。
(一)植入物CT图像伪影
1.植入物在CT图像上伪影产生的机制
CT扫描仪采用扇形X射线光束,与环绕CT机架的探测器阵列相对应。在X射线源与探测器阵列旋转的过程中多重曝光,在一定的角度对患者进行射线投射。用滤波反向投影技术把系列投影用以重建CT影像。由于是在滤波反射投影中,射束硬化未被准确纠正,因此用滤波反射投影重建图像会在图像处理过程中生成条纹状伪影,特别是金属物体表面附近,这就降低了图像质量。CT扫描器装备的校正软件,可以用来优化机体组织(包括骨组织),但并不能对高度衰减的物体(如金属)的信息进行优化。金属具有更多的原子数和更高的密度,在特征能量范围内的射线衰减比软组织和骨组织大得多,因此会在CT投射数据的各自部分产生数据的不完整或产生数据缺失(图6-3-12)。
2.植入物CT伪影的影响因素
CT图像上植入物的伪影取决于其本身物理特性,如密度、厚度及形状等以及与扫描相关的因素,如图像采集和重建参数。
(1)植入物成分:
伪影的产生与植入物的成分有重要关系,使X线衰减越少的物质所产生的伪影越小,比如:塑料植入物导致的伪影<骨水泥植入物导致的伪影<钛金属植入物导致的伪影<不锈钢植入物导致的伪影<钴铬合金植入物导致的伪影。
(2)几何外形因素:
X线束的衰减与投射路径上植入物的厚度成正比,所以伪影主要产生在X线投射路径上植入物最厚的方向上,在有多个植入物存在的情况下必须考虑X线多次衰减的可能,比如在椎体双侧都有置入物存在的情况下,对侧的X线束衰减最严重的伪影会在内外侧方向上发生。所以在不影响诊断的情况下尽可能改变身体的位置使X线束通过植入物最小的区域。
图6-3-12 金属伪影
3.CT伪影的后处理
①滤波:用软组织或平滑重建滤波能显著减少金属伪影,特别是金属密度高的植入物以及体型比较大的患者。不过采用软组织或平滑重建滤波同时也减小了图像的空间分辨率。②多平面重组(MPR):多平面重组可以获得比用层内平均像素值获得的初始图像层厚更厚的图像。在更大层厚的重组图像上,金属伪影较初始图像减轻,同时增加了图像的信噪比。采用多平面重建时需要注意的是选择合适的层厚及窗技术,使图像在减少金属伪影的同时,能有满足诊断需要的空间分辨力和密度分辨力。③容积重建(VR)容积重建成像对显示植入物与骨结构的空间关系及区域解剖的整体观有一定的帮助。对于植入物周围的骨折显示较MPR优越。容积重建还可以提供骨的半透明视图,减少金属伪影,较清楚地显示植入物的位置和与邻近骨组织的关系。VR技术的关键在于设置合适的容积阈值参数,使图像既减少了伪影,又满足诊断要求(图6-3-13)。
窗技术:调整合适的图像窗设置,特别是采用宽的窗宽(比如3000~4000Hu的窗宽,700~800Hu的窗位)可以有效地减少金属伪影影响,金属置入物毗邻的结构显示的更清楚。扩展CT的使用和精细的工作站允许更大窗宽也减少金属伪影的表现。
最大密度投影(MIP): MIP技术结合了MPR以及VR的部分特点。
图6-3-13 腰椎CT容积重建
(二)植入物相关MRI图像伪影
1.植入物伪影产生的机制
金属植入物与周围物质的磁化率差异明显时,会造成局部磁场不均匀,改变局部质子自旋的相位和进动频率,使得这部分质子在随后的成像中定位错误,其结果是金属植入物沿频率编码和所选层面轴位方向上的外形变形以及信号丢失(图6-3-14)。
2.植入物伪影影响因素
在MR图像上植入物伪影影响因素包括植入物的成分、大小、在外部磁场中的空间位置、所用脉冲序列的类型、扫描参数的设置等。
(1)植入物的成分:
骨水泥和移植骨等填充材料一般不引起明显的MRI伪影。钛是非铁磁性材料,产生的伪影明显小于钢等铁磁性材料,含镍、钴和铁的材料有严重伪影。氧化锆与人体组织的磁化率相似,锆涂层的陶瓷相对传统金属结构产生伪影更少。
图6-3-14 MRI图像伪影
(2)植入物的几何外形及空间位置:
相同成分的植入物体积越大,其伪影就越大。植入物纵向长轴方向与主磁场方向平行时伪影明显减小。因此根据植入物的几何外形和目标解剖区域调整植入物成像方向,使兴趣区的金属伪影尽可能小。不过闭合式MRI限制了患者体位,只有开放式MR允许对患者体位进行一定程度的自由调整,对于脊柱外科患者更为适合。
(3)扫描序列及参数选择:
MRI的金属相关伪影包括体素内失相位、散射相关的信号丢失、层厚变异、记录失真以及脂肪饱和技术所致的不均一或异常的组织选择性信号抑制。伪影的大小和类型与脉冲序列及参数的选择有关。
3.MRI伪影的处理
手术时选择伪影小的金属植入物(如钛);扫描时使植入物长轴与主磁场方向一致;最好采用快速自旋回波序列(fast SE),避免使用GRE序列;压脂序列最好使用短T1反相恢复序列(STIR);采用低场强可以减少伪影,如果现有MRI是高场强,那么选择小的视野、高分辨的图像矩阵、小体素的更高梯度场可以减少伪影。
(刘畅 邹翎 鞠斌)