流动和流动伪影——流动相关伪影的其他解决方案

由于流动本身形式复杂，导致产生流动伪影的机制也更复杂。单纯的流动补偿只对于那些在流动补偿施加方向上的流动伪影具有较好的克服效果。但在临床实际工作中由于流动方向非常复杂多变，因此就需要更多样化的流动伪影克服方案。

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血流周期性流动与搏动产生的流动伪影：当血流速度随着心脏的收缩、舒张而发生周期性变化时，就会导致在周期不同时相进行信号读取时就可能产生不同的相位累积，如果不针对该累积的相位进行处理就会导致周期性的相位错误，表现在图像上就是鬼影（Ghost）。鬼影其实就是一个结构表现为多个相互复制的结构。产生这个鬼影的原因是因为该成像结构在K空间中被错误记录在几个不同的位置，因此在重建的图像中便显示出多个相互复制的影像。如果这种周期性流动仅仅对读出梯度期间的相位信息产生影响，通过流动补偿可以基本消除。但对周期性搏动的血管而言，还涉及到该血管在每次K空间采集过程中初始位置的变化，这个变化导致的相位信息记录错误无法通过流动补偿来解决。周期性流动或搏动所导致的鬼影和TR时间与生理活动周期之间有相关性，如果TR=T/n,那么图像中就会有n个相互复制的鬼影出现，鬼影之间的间距为相位方向的FOV/n。对于这类周期性出现的鬼影而言，显然随着n的减小，鬼影出现的数目减少，鬼影之间的间距变大。了解这些对于识别和理解这些鬼影很有帮助。通过这个关系也可以看出n=T/TR,所以TR或者有效TR延长时，n就会减小。

图片说明：血管搏动伪影在腹部扫描及头部扫描均可见到。搏动伪影出现在相位编码方向上。搏动伪影的位置具有明显的规律性，但其信号强度不定。通常在增强扫描后因为对比剂导致血流信号强度增高，此类伪影会更明显。

尽管这种周期性流动或搏动伪影在理论上可以通过流动补偿得到改善，采用流动补偿时牢记补偿的方向要和流动的方向一致。但临床实际工作中更多的是通过施加空间饱和来消除这种伪影。空间饱和可以使血流信号被抑制，此时即便有搏动伪影出现但因为是低信号的也不容易被察觉，且这种低信号的伪影不会造成对正常组织结构的重叠。

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消除流动伪影的其他解决方案：在前面的讨论中我们不难发现因为流动的方向通常很复杂，加之其周期性或搏动性等特点，单纯的流动补偿虽然可以在一定程度上降低流动伪影、改善图像质量，但因为流动补偿只能减少相应流动方向上的流动伪影，而对于其他流动方向的流动不能克服其流动伪影。即便是流动补偿与流动方向一致，但对于那些复杂的流动形式如加速流动或湍流等仍无法完全克服。所以单纯依赖于流动补偿有时不能得到满意的图像效果。在实际临床工作中针对流动伪影还有其他一些处理方法，其中改变频率、相位编码方向或者施加空间饱和是两种非常行之有效的解决方案。

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人为改动频率、相位编码方向

人为改动频率、相位编码方向使得流动方向与相位方向一致：在常规成像中，通常把频率方向设置为扫描部位的解剖长轴，如扫描腹部频率方向设置在左右，而扫描头部频率方向设置在前后。这些默认的解剖长轴是根据每个器官、部位的解剖特点而在系统后台设置好的。把频率方向设置在长轴有几个好处：其一，磁共振成像过程中频率方向具有硬件防卷褶滤过，所以卷褶伪影通常不会发生在频率编码方向。相反，卷褶伪影会发生在相位编码方向，因此把相位方向设置在扫描部位的解剖短轴方向在一定程度上防止了卷褶伪影的发生几率。其二，把相位方向设置在解剖短轴方向也为使用部分相位方向FOV或并行采集等提供了基础，这样可以在一定程度上减少扫描时间。但也有些序列比较特殊，如以EPI为信号读取方式的序列，包括DWI或动态磁敏感对比灌注成像、脑功能成像等，需要人为把频率方向设置在解剖短轴方向，这在减少磁敏感伪影的影响以及保证病人安全方面都有重要意义。在GE磁共振平台上，相应扫描序列的图像标注上会有SPF显示，这个SPF是“Swap Phase and Frequency”的缩写。采用这种设置方式时，为避免卷褶伪影常规要选择防相位卷褶（No Phase Wrap）这个选项。在实际工作中，这种人为颠倒频率和相位编码方向的方法也可以用于某些部位扫描时克服流动伪影的有效手段。在前面我们讨论过流动在相位编码方向的一个重要影响就是产生相位信息错配，这种相位信息错配会导致空间上错配伪影，当流动的方向为斜行流动时这种伪影比较明显。一个有趣的现象是如果流动的方向和相位方向一致时，这时理论上也会产生空间错配伪影，但因为这种错配的伪影刚好与相应的血管结构重叠，因此在图像上看不到血管侧方的伪影。通过这样的方式实现了消除流动伪影的目的。人体中比较常见的部位包括：脊柱、四肢关节等。这些部位的血管和脑脊液都具有上下流动的特点，因此把相位方向设置在上下方向时流动产生的相位信息错配所导致的伪影又重叠在血管结构或椎管中，这种方式相比于频率编码方向的流动补偿效果更明显。在K空间中心区域，相位编码梯度为零或幅值很低，因此理论上对各阶流动伪影都有很好的克服能力，所以在临床实际工作中诸如颈椎、胸椎、腰椎、膝关节等矢状位或冠状位扫描时，常常人为进行这种频率编码与相位编码的设置方向颠倒以实现消除流动伪影的目的。

图片说明：胸椎成像时脑脊液流动伪影及克服策略。在胸椎扫描过程中把频率编码放到解剖长轴上下方向时，无论是否施加流动补偿，椎体内都可以见到流动导致的条纹状伪影，而当频率方向改为前后方向，相位编码方向设置在上下方向时，椎管内脑脊液更亮，椎体内条纹伪影消失。

图片说明：在进行膝关节矢状位成像时，当频率方向放在解剖长轴即上下方向时，施加频率编码方向的流动补偿时可见股骨后方血管内血流信号变亮，提示流动补偿梯度在一定程度上消除了流动导致的相位差距，在回波读取时更大程度上实现了相位重聚。但箭头所示胫骨水平仍可见明显的血管搏动所致的条形伪影，严重干扰了胫骨内结构显示。当把频率编码方向设置在前后方向时，虽然股骨后方的血流信号不是很亮，但股骨、胫骨内均未见血管搏动所致条形伪影。

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空间饱和技术

这里所说的空间饱和技术就是大家熟知的饱和带。空间饱和带是非频率选择性的，它通过使相应的组织提前达到饱和，因而在成像周期的射频激励过程中无法再次接受射频脉冲的能量而产生横向磁化。使用空间饱和带对于抑制血流搏动伪影是非常有效的一个解决方案，特别是在轴位扫描时。使用空间饱和带技术时要牢记空间饱和带的基本分类：

其一，视野内饱和带：这种饱和带是放在成像视野内的饱和带，它的作用类似一块挡板，相应区域的信号在成像图像中表现为低信号。这种饱和带的好处是可以根据需要饱和特定组织的信号，这样可以克服该组织信号所导致的伪影。譬如在颈椎矢状位成像时为了克服吞咽运动所带来的伪影，通常会在颈前软组织施加饱和带。在使用视野内饱和带时需要注意一点，施加饱和带所采用的一般为硬脉冲，其边界和定位时肉眼所见的边界不完全一致。事实上饱和带的影响范围比定位时所见饱和带更大，因此使用视野内饱和带要尽量让饱和带和成像组织保持一定的距离，一般在5毫米以上。视野内饱和带具有相对固定的特点，不太适合用于饱和血流信号。如在头部3D TOF MRA成像过程中为了去除静脉的污染会使用一个上饱和带，但这个饱和带会使用视野外饱和带。

图片说明：颈椎扫描时所使用的视野内饱和带。在颈椎扫描过程中为了克服吞咽所导致的运动伪影可以施加视野内前饱和带。这种饱和带使得饱和带所在区域组织呈低信号。在图像标识上，在GE磁共振平台视野内饱和带用小写字母表示。

其二，视野外饱和带：顾名思义这种饱和带施加在成像视野以外，在定位时我们选择所要饱和的方向如上（S）下（I）等。这种饱和带确保了饱和带和成像层面之间的距离相对恒定，因此可以取得更好地抑制血流所导致的血流伪影的特点。这种饱和带其实利用了血流流动的特点，在不影响成像区域组织信号的基础上，又实现了层面外流动到成像层面的血液因为经历过层面外饱和脉冲作用在成像过程中呈现低信号。这种表现为低信号的血流尽管仍存在着流动或搏动所导致的相位累积，但这种低信号的血流所导致的流动伪影或搏动伪影对于临近组织不会造成干扰。利用视野外饱和带抑制流动伪影通常用于各个部位的轴位成像，特别是梯度回波序列时更有重要意义。在FSE序列T2加权像时，因为会有自身明显的流空效应，所以即便不使用这种视野外空间饱和带也可能不产生明显的搏动伪影。

图片说明：肝脏扫描时施加视野外饱和带可以有效抑制血管搏动伪影。在采用梯度回波序列的腹部T1成像过程中，在不施加视野外饱和带时可以见到主动脉搏动产生的搏动伪影。这种搏动伪影所导致的鬼影之间的距离具有一定的规律，但其信号幅度不定。当施加视野外饱和带后可以发现主动脉血流呈低信号，此时未见搏动伪影出现。

图片说明：头部血流搏动伪影及克服策略。在头部FSE T1扫描过程中因为TE时间相对比较短，此时可能会伴随血管搏动伪影。对于轴位成像而言，主要的流动方向在层面选择方向。这里对比频率方向流动补偿（前后）、层面选择方向（上下）流动补偿和层面方向流动补偿加上下饱和。施加频率方向流动补偿时，血管搏动伪影最明显，施加层面选择方向流动补偿时，伪影较频率方向流动补偿减轻，但仍可见血管搏动伪影。当施加层面选定方向流动补偿和上下饱和带时伪影几乎消除。