5种常用口腔材料的磁共振伪影比较

[摘要] 目的 比较口腔科常用的3种金属和2种陶瓷材料在0.35、1.5及3 T 3种场强磁共振成像（MRI）不同序列中形成伪影的差异。方法 将3种金属和2种陶瓷材料制作成同样大小及厚度的中切牙内冠，将其置入盛满生理盐水的塑料罐体中，分别在0.35、1.5和3.0 T的磁共振（MR）机中扫描获得T1WI、T2WI影像。比较各种材料在不同场强的MR扫描中伪影的差异。结果 氧化锆在3种场强的MR机中扫描无明显伪影；铸造陶瓷伪影极轻微；贵金属合金、烤瓷镍铬合金与烤瓷钴铬合金在3种场强MR扫描中均出现不同程度的伪影。结论 氧化锆、铸造陶瓷这两种常用口腔陶瓷材料基本无伪影或伪影极轻微。贵金属合金、烤瓷镍铬合金与烤瓷钴铬合金3种常用口腔金属材料易引起MRI伪影，且随着主磁体场强增加，伪影面积增大。

[关键词] 口腔材料； 金属； 陶瓷； 磁共振成像； 伪影

[中图分类号] R 445.2 [文献标志码] A [doi] 10.7518/hxkq.2015.03.003

[Abstract] Objective To compare five materials commonly used in dentistry， including three types of metals and two types of ceramics， by using different sequences of three magnetic resonance imaging （MRI） field strengths （0.35， 1.5， and 3.0 T）. Methods Three types of metals and two types of ceramics that were fabricated into the same size and thickness as an incisor crown were placed in a plastic tank filled with saline. The crowns were scanned using an magnetic resonance （MR） machine at 0.35， 1.5， and 3.0 T field strengths. The T1WI and T2WI images were obtained. The differences of various materials in different artifacts of field MR scans were determined. Results The zirconia crown presented no significant artifacts when scanned under the three types of MRI field strengths. The artifacts of casting ceramic were minimal. All dental precious metal alloys， nickel-chromium alloy dental porcelain， and cobalt-chromium ceramic alloy showed varying degrees of artifacts under the three MRI field strengths. Conclusion Zirconia and casting ceramics present almost no or faint artifacts. By contrast， precious metal alloys， nickel-chromium alloy dental porcelain and cobalt-chromium ceramic alloy display MRI artifacts. The artifact area increase with increasing magnetic field.

[Key words] dental material； metal； ceramics； magnetic resonance imaging； artifact

随着磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技术在临床应用的普及，特别是高场磁共振（magnetic resonance，MR）机的普及使用，MRI对神经外科、头颈外科、口腔颌面外科的术前诊断、定位都可以提供优质的图像，MRI已经成为医学诊断中的一种重要手段[1]。MRI不仅能够显示形态，还能提供有关功能的信息，从而大大提高了诊断的准确性。

在MR检查中，各种原因所产生的伪影均会干扰医生对疾病的客观判断，由于伪影而导致误诊和漏诊的案例也时有报道。因此，减少MRI的伪影提高MRI的图像质量一直是MR领域的热门话题。在实际工作中，影像科医生在进行颌面部及上颈部MRI检查时，经常被口腔内固定义齿所产生的严重的磁敏感伪影影响，故一般都会建议有固定义齿的患者放弃MRI检查或者建议患者取下义齿后再行MRI检查，这样给患者带来了不便，甚至可能影响对其疾病的诊断。

目前国内外MRI伪影的研究多针对金属材料，而随着陶瓷材料的应用越来越广泛，关于陶瓷材料的伪影问题也需要进行研究，虽然一般认为陶瓷材料不会造成伪影，但实际情况如何，值得验证。故本研究选择了2种陶瓷材料及3种金属材料，测量及比较不同的口腔材料在不同的磁场强度下的伪影，为口腔科医生选择适合MRI检查的口腔材料，也为影像科医生对是否应该去掉固定义齿提供了可靠的依据。

1 材料和方法

1.1 实验材料

1.1.1 陶瓷材料 陶瓷材料包括铸造陶瓷和氧化锆。铸造陶瓷是由氧化硅、氧化钾、氧化镁为主要成分的陶瓷制作，其中含有氟化物荧光剂和少量氧化铝及氧化锌。

1.1.2 金属材料 3种金属材料包括：1）CW-PA型牙科烤瓷镍铬合金（简称烤瓷镍铬合金），主要由镍（63.0%～67.0%）、铬（20.0%～24.0%）、钼（7.0%～

9.0%）、硅（1.0%～3.0%）元素构成，不含铍

（≤0.01%）和镉（≤0.01%）。2）Wirobond C新配方烤瓷钴铬合金（简称烤瓷钴铬合金），主要由钴（61.0%）、铬（26.0%）、钼（6.0%）、钨（5.0%）构成，硅、铁、铈、碳含量不超过2.0%。3）All-dental Alfa Ceramic90贵金属合金（简称贵金属合金），主要由金（89.5%）、铂（5.8%）、钯（1.6%）、银（1.2%）、铟（0.8%）、铱（0.6%）、锡（0.3%）、铁（0.2%）构成。

以上材料均由上海陈信医疗器械有限公司提供，实验用牙体以左上中切牙为模型，用以上5种材料分别制作内冠，大小和厚度都一致，作为本次研究的试件。

1.2 实验设备

Signa Excite 0.35 T、Signa Excite 1.5 T、Exicit HD 3.0 T医用MRI（通用电气公司，美国），表面线圈均为头线圈。

1.3 方法

首先将盛有灭菌注射用水（江苏方强制药厂有限责任公司，批号20110422）的水模容器（塑料容器，圆柱形，内径116 mm，高120 mm）置于线圈中心，将水模进行扫描，作为空白组对照，然后将各试件逐个放入水模容器中进行扫描。每次扫描均将试件作为定位中心，采用轴位、冠状位、矢状位扫描，分别在0.35、1.5和3.0 T的MR机中扫描获得T1WI、T2WI影像，比较水模中形成的伪影。不同场强MRI检查序列和参数见表1。

根据MRI的图像表现可以分为无伪影、轻度伪影和重度伪影。1）无伪影：所检物体显示清楚，边缘光滑，无变形，并且背景信号无干扰；2）轻度伪影：物体结构能够分辨，但是边缘局部有低信号影而致边缘模糊；3）重度伪影：所检物体结构不能分辨，而由半圆形或不规则形异常信号区替代[2]。同时，可以利用MRI设备自带的软件进行勾画和计算各试件在轴位、冠状位、矢状位产生的伪影面积，取最大面积。

2 结果

各种试件在不同场强MR机中均未发现有投射和明显移位的现象，各试件在T1WI、T2WI像中的伪影情况见表2。由表2可见，氧化锆在各组实验中均无伪影出现。在相同场强的MR机中，另外4种材料的物件均引起了不同程度的伪影，其伪影面积从小到大依次为铸造陶瓷、贵金属合金、烤瓷镍铬合金、烤瓷钴铬合金，并且伪影面积随着场强的增加而增加。在各种场强下，上述4种材料的T2WI像伪影面积较T1WI像伪影面积小，但差异无统计学意义（P>0.05）。

3 讨论

MRI检查必须有强大的外加磁场，即主磁场，在主磁场的作用下，使质子产生共振，而主磁场的存在，又会使具有磁性的物体出现发热、移位、投射等现象，影响了MRI检查的安全性[3]。而这些具有磁性的物体会影响主磁场的均匀性，从而产生磁敏感伪影。与其他医学影像技术相比，MRI检查是最容易出现伪影的，所谓伪影是在磁共振扫描及信息处理过程中，因某种原因出现了一些人体本身不存在的致使图像质量下降的影像，也称为假影或鬼影[4]。MRI图像磁敏感伪影的产生是由于人体组织和磁性材料的磁化率存在较大差异所致，磁化率差异越大，图像上的伪影也越明显[5] 。一般物质按照磁化率分为3种类型：抗磁性物质、顺磁性物质和铁磁性物质。抗磁性物质核外无不成对电子，对外磁场几乎没有影响；顺磁性物质核外存在不成对电子，能增强外磁场效应；铁磁性物质对磁场影响最大，它明显改变了外磁场的磁通量，导致局部磁场不均匀，干涉了成像梯度场强，使图像编码发生错误和信号丢失，故在MRI图像上产生严重变形和伪影[6]。严重磁敏感伪影使MRI图像不能正确反映解剖组织的位置、形态及组织特性，因此在进行MRI检查时原则上必须去除这些具有磁性的金属物体。

MRI在中枢神经系统、颌面部疾病的诊断中起着非常重要的作用，在临床工作中，常常会碰到佩戴金属或陶瓷义齿的患者必须接受MRI检查的案例，了解这些材料是否引起伪影及伪影的严重程度，对口腔科及影像科医生都有重要的指导作用。一般口腔内存在固定义齿的患者，需要接受头颈颌面部MRI检查时，影像科医师通常会建议其将义齿拆除，这常常给患者造成痛苦和不便。基于本实验得到的数据，笔者认为，上述5种材料，在3.0 T及以下的MR机中并不会产生明显的移动，故患者佩戴上述材料制作成的义齿进行MRI检查是比较安全的，但是上述金属义齿会引起一定的金属伪影，如病变离义齿较近，还是会对成像产生影响。

在MRI检查中，自旋回波和快速自旋回波是目前临床最常用的检查序列，选择这些序列对所有试件做了测试，结果表明：在0.35、1.5和3.0 T的MRI成像时，氧化锆无伪影；铸造陶瓷的伪影极轻，其结构尚可分辨；贵金属合金、烤瓷镍铬合金、烤瓷钴铬合金都产生了轻重不一的伪影，无法分辨其原有结构，在两种序列中，相同厚度和形状的以上5种材料的伪影面积从小到大依次为氧化锆、铸造陶瓷、贵金属合金、烤瓷镍铬合金、烤瓷钴铬合金。这同一些国外学者[7]研究得出的结论一致。

相同场强不同序列间的比较可见，0.35、1.5和3.0 T的MRI设备上，相同场强、相同材料下，在T2WI上的伪影面积比T1WI上的伪影面积要小，这是因为，FSE或TSE-T2WI使用数个180°脉冲，并且180°脉冲和回波间隔很短，所以自旋质子不易失相位，伪影则较轻；而SE-T1WI或FSE-T1WI只有一个或使用较少数目的180°脉冲，其自旋质子容易失去相位而导致伪影加重[8]。当主磁场强度不同时，无论是T1WI还是T2WI，随着主磁场场强增加，伪影面积增加，而且其差别有统计意义。这是因为磁敏感性作用随着磁场强度的增强而增大，所以金属伪影的大小也随之增加。氧化锆与铸造陶瓷材料一般认为不产生伪影，在本次实验中氧化锆基本无伪影；铸造陶瓷引起轻微伪影，考虑是与铸造陶瓷材料中含有一定的金属成分有关。

鉴于上述情况，笔者建议是：对佩戴不可摘除的口腔材料的患者，在行头及上颈部MRI检查时，如口腔材料为氧化锆与铸造陶瓷材料，那么可以认为其对MRI检查不会带来较明显的磁敏感伪影，可以直接进行MRI检查；如佩戴材料为上述金属材料，为减少伪影的影响，可尽量在低场强MRI上进行。用0.35 T的MR机行中枢神经系统检查，伪影一般不影响中枢神经系统的显像，但低场强在一些功能成像上会有一定的限制，如一定要在3.0 T的MRI上接受检查，就必须通过合理选择成像序列和参数来尽可能减轻伪影；如使用螺旋桨扫描技术可明显减少由于金属或运动引起的伪影[9]，也可使用长回波链FSE序列进行扫描，也能一定程度的降低由金属引起的伪影。另外也有文献[10]提出选择短回波时间、宽读出频带和大矩阵/小体素等也能减轻伪影。随着超高场强MRI检查的日益增加，口腔科更应合理选择材料，尽量避免使用会引起严重伪影的材料。

本实验为体外对比实验，只是反映了上述材料在灭菌注射用水中的伪影大小，对上述材料在检查过程中，是否会产生热量及对周围组织是否会引起刺激，则不能反映。有学者[11]研究发现，体内有金属结扎丝或金属冠行MRI检查会引起刺痛及灼热感；再则由于本实验使用的序列有限，对其余一些序列的伪影未有反映，有待进一步研究。

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