что такое артефакт в медицине мрт
Что такое артефакт в медицине мрт
а) Терминология:
• Под МР-артефактами подразумеваются изменения на МР-томограммах, которые могут симулировать те или иные патологические изменения
б) МРТ:
• Артефактные «псевдоизменения» обычно являются достаточно причудливыми или неанатомическими по своему виду или месту, где они располагаются
о Могут быть обнаружены в любом отделе позвоночника
• Наиболее распространенные артефакты:
о Артефакт усечения (Гиббса)
о Артефакт ложных изображений
о Артефакт движения о Артефакт тока СМЖ
о Артефакт химического сдвига о Наложение изображений
о Артефакт магнитной восприимчивости
о Артефакт «молния». P.S. Здесь имеется ввиду «застежка-молния» (англ, «zipper»).
о Артефакт искажения градиента
о Отсутствие усиления сигнала жировой ткани ± неадекватные параметры сигнала воды
о Гипоинтенсивность Т1-сигнала от нормального костного мозга при высокой напряженности магнитного поля 03,0 Тесла)
(Слева) Сагиттальный STIR МР-скан: определяется линейная гиперинтенсивность Т2-сигнала S3 в области нижнегрудного отдела спинного мозга, распространяющаяся до его конуса, представляющая собой артефакт вследствие движения брюшной стенки. В пользу артефакта говорит распространение этой линии до верхушки конуса спинного мозга, что нетипично для истинной сирингомиелии.
(Справа) Аксиальное FS Т2-ВИ: периодически повторяющиеся ложные изображения дурального мешка, расположенные на изображении в направлении фазы. 
(Слева) Сагиттальное Т2-ВИ, использованное для диагностики метастазов, распространяемых с током СМЖ: необычной формы интрадуральные участки гипоинтенсивного Т2-сигнала. представляющие собой артефакты пульсации СМЖ на уровне грудного отдела позвоночника.
(Справа) Аксиальное Т2-ВИ (методика используется для диагностики метастазов, распространяемых с током СМЖ) позволяет подтвердить наличие характеризующихся низкой интенсивностью сигнала интрадуральных артефактов, связанных с пульсацией СМЖ. Правильная интерпретация этих изменений в качестве артефактов возможна на основе понимания того, что видимые изменения по сути своей не похожи ни на какие-либо нормальные анатомические структуры, ни на типичные метастатические образования.
в) Дифференциальная диагностика артефактов:
• Сирингомиелия
• Метастазы, распространяемые стоком СМЖ
• Аневризма или артериовенозная мальформация
• Кровоизлияние в спинной мозг
• Инфильтрация или замещение ткани костного мозга
г) Клиника:
• Локализация артефактов нередко не совпадает с клиникой заболевания
д) Диагностическая памятка:
• Если вы сталкиваетесь с необычными МР-находками, всегда исключите в первую очередь артефакты МР-томограмм
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 12.7.2019
Артефакты МРТ
Артефакты МРТ — это ложная интенсивность сигнала на изображении, не соответствующая тканевым параметрам исследуемой области. Надо заметить, что практически любая МРТ имеет те или иные артефакты. Все виды артефактов разделяют на три группы:
1) физиологические (обусловленные физиологическими движениями);
2) системные (методические);
3) аппаратные (измерительные).
Наличие артефактов снижает диагностические возможности метода, затрудняя правильную интерпретацию данных. По ходу изложения материала мы обсуждали причины возникновения как методических и аппаратных, так и физиологических артефактов, и теперь систематизируем основные способы устранения или минимизации артефактов разного типа (табл).
Аппаратные артефакты устраняются при правильной настройке измерительной аппаратуры.
В случае их появления следует обращаться к инженерной службе.
Основными методами, позволяющими устранить системные артефакты, являются:
а) изменение размера ПЗ;
б) увеличение размерности матрицы сырых данных (Nx no сравнению с размерностью матрицы изображений (oversampling);
в) увеличение числа повторов ИП (NEX).
Для устранения «звона» (размытости изображения на границах между различающимися тканями) либо увеличивают количество кодировок фазы, либо, при задании протокола ИП, меняют тип весовой функции/фильтра обработки «сырых» данных.
Системные артефакты из-за химического сдвига и посторонних металлических предметов возникают лишь в аппаратах с сильным магнитным полем; они не проявляются в слабых магнитных полях.
Наиболее важными для диагностики являются физиологические артефакты. На изображении они проявляются в виде «ряби» или «потери» сигнала от ткани, например от быстродвижущейся части потока крови или движения глаз или от присутствия металла.
Для периодических артефактов характерно появление «призраков» — многократных контуров анатомических структур в фазокодирующем направлении, так как кодирование фазы происходит с интервалом TR, сопоставимым с временами физиологических движений. Для минимизации подобных искажений применяют методы:
а) предварительного насыщения (артефакты, обусловленные дыхательными движениями, пульсацией крови в крупных сосудах и пульсацией ликвора);
б) физиологической синхронизации (дыхательной и сердечной);
в) компенсации движения тканей с помощью дополнительных градиентных импульсов (артефакты, обусловленные кровотоком и ликворотоком);
г) перемены направления фазокодирующего градиента (артефакт из-за движения глаз).
Примеры артефактов представлены ниже.
Что такое артефакт в медицине мрт
На сегодняшний день ни для кого не секрет, что компьютерная томография (КТ) занимает все большие позиции в таких специальностях медицины как стоматология, оториноларингология и челюстно-лицевая хирургия. Причины такой ситуации вполне очевидны: КТ позволяет в несколько раз увеличить качество диагностики пациентов перед лечением и в его процессе. В отличие от других методов рентгенодиагностики, КТ обладает таким неоспоримым преимуществом, как отсутствие проекционного искажения объекта, т. е. масштаб КТ-изображения и реальные размеры структур пациента будут относиться друг к другу в масштабе один к одному. Это открывает уникальные возможности для врачей. Можно с уверенностью сказать, что КТ-диагностика в стоматологии, ЛОР-патологии и ЧЛХ в скором времени станет золотым стандартом при подготовке пациента к лечению, а также в контроле его качества.
Но, как и любой диагностический метод, КТ имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при оценке изображения. Эти особенности вызывают определенные трудности не только у лечащих врачей, но и у врачей-рентгенологов, которые непосредственно занимаются интерпретацией КТ-изображения. Данную особенность КТ-изображения принято называть артефактами или, что менее правильно, искажениями.
В статье будут рассмотрены наиболее частые артефакты, встречающиеся в КТ-диагностике.
Артефактами изображений в компьютерной томографии называют любые несоответствия между КТ-числами реконструктивного изображения и истинными коэффициентами ослабления объекта. Такой вариант определения более полно выражает суть артефактов при КТ.
Причины приводящие к возникновению артефактов
1. Причины, связанные непосредственно с нарушением работы компьютерного томографа.
Компьютерный томограф является сложным техническим аппаратом, в работе которого, для качественного получения изображения, важнейшую роль играет исправность всех составляющих частей. Основные части компьютерного томографа — лучевая трубка, принимающий изображение детектор (для конусно-лучевой компьютерной томографии — матрица), компьютер, обрабатывающий информацию, полученную с детектора, и выводящий изображения на экран монитора. Следовательно, выход из строя, хотя бы частично, любого из этих элементов приведет к появлению артефактов в КТ-изображении
Нами были рассмотрены основные и самые частые причины, приводящие к появлению артефактов КТ-изображения. Теперь же рассмотрим классификацию артефактов.
К сожалению, так как метод конусно-лучевой компьютерной томографии относительно молодой, на данной момент не существует единой классификации артефактов. Поэтому мы будем пользоваться одной из объективных, на наш взгляд, классификаций, которая поможет разобраться в проблеме искажений изображения в КТ-диагностике. Помимо классификации мы постарались выделить основные особенности каждой группы артефактов, чтобы понять, в чем принципиальное отличие каждой из них.
Классификация артефактов
1. Аппаратные артефакты.
Как понятно из названия, это те артефакты, которые связаны с поломкой компьютерного томографа.
2. Динамические искажения.
Данная группа артефактов вытекает из причин, связанных с движением пациента. Какие же свойства они имеют?
3. Зона повышенной контрастности.
Зона повышенной контрастности и дефект наполнения связаны с использованием в стоматологии материалов, обладающих высокой рентгеноконтрастностью. Данные материалы значительно усложняют оценку КТ-изображения, особенно если у пациента в анамнезе наличие мостовидных протезов, дентальных имплантатов и большое количество запломбированных каналов.
Причина появления данных артефактов вытекает
из свойств рентгеновских лучей. Известно, что при попадании рентгеновских лучей на объект с высокой плотностью, возникает эффект ослабления или поглощения лучей этим объектом. В связи с этим на КТ-изображении возникает тень (зона просветления) за объектом, например, дентальным имплантатом. Это приводит к появлению артефактов, которые и называются дефектами наполнения.
Помимо поглощения лучей, объект с высокой плотностью способен отражать и перераспределять направленное на него рентгеновское излучение. В результате чего и возникает явление зоны повышенной контрастности.
4. Дефект наполнения.
Как уже было сказано, артефакты дефекта наполнения и зоны повышенной контрастности связаны между собой и возникают только вокруг объектов
с повышенной рентгеноконтрастностью. Но если зона повышенной контрастности является «безобидным» артефактом, мешающим только в интерпретации изображения, то дефект наполнения достаточно часто симулирует патологические состояния, что может привести к гипердиагностике КТ.
Они проявляются в виде зоны просветления. Это и приводит к неправильному восприятию КТ-изображения.
Методы распознавания артефактов
Хотелось бы привести несколько способов, помогающих определить наличие артефактов. Для того чтобы врач мог чувствовать себя уверенным пользователем КТ-диагностики, необходимо, во-первых, знание основ работы с КТ-изображением (правильная работа с осями координат, знание особенностей конкретной программы-просмотровщика, адаптация возможностей программ для своей специальности), а во-вторых, понимание причин появления артефактов и умение их интерпретировать.
1. Изменение толщины среза — самый распространенный способ нивелировать влияние артефактов на изображение. Те программы-просмотровщики КТ, которые предоставляют врачу возможность не только просмотреть само изображение, но и имеют различные дополнительные функции (трассировка канала, построение ОПТГ, многосрезовый вид, виртуальные имплантаты и т. д.), обычно позволяют менять толщину среза в зависимости от пожеланий оператора. Что приводит к исчезновению наиболее заметных артефактов.
Один из примеров — это оценка положения имплантата. Как уже было сказано, на КТ невозможно с высокой долей вероятности сказать, есть ли явления периимлантита вокруг имплантата или нет. Для этого используется визиограф. Но оценить положение и размеры имплантата вполне возможно. Если при интерпретации установленного имплантата увечить толщину среза до диаметра имплантата, то мы сможем уверенно определить, как располагается данный имплантат в костной ткани, насколько близко он расположен к нижнечелюстному каналу или бухте гайморовой пазухи. В том случае, если использовать толщину среза меньше диаметра имплантата, за счет наличия артефактов вокруг нее невозможно будет оценить даже его размеры, так как визуально он будет казаться больше.
2. Сравнение разных проекций
Достаточно частая ошибка врачей заключается в том, что многие стараются акцентировать свое внимание на каком-то одном срезе. Это приводит к неправильной интерпретации изображения. Примером может являться определение наличия движения пациента во время исследования. Если врач по каким-либо причинам привык работать в основном только на корональном (фронтальном) срезе, то он может не заметить, что на КТ-изображении есть признаки динамического артефакта, который проявляется чаще всего на аксиальном и сагиттальном срезе. Следовательно, это приведет и к неправильной оценке размеров структур челюстно-лицевой области, которые из-за движения пациента могут быть искажены.
Что такое артефакт в медицине мрт
1. Общие характеристики:
• Наиболее значимый диагностический признак:
о Артефактные «псевдоизменения» обычно характеризуются причудливым видом и не похожи на какие-либо анатомические образования ни внешне, ни по своей локализации
• Локализация:
о Могут обнаруживаться в любом отделе позвоночника:
— МР-картина зависит от типа регистрируемого артефакта
• Размеры:
о Вариабельны
• Морфология:
о Достаточно необычна и выглядит нефизиологичной или неанатомичной:
— Артефакты при МРТ регистрируются достаточно часто
— К счастью большинство из них достаточно типичны по своим проявлениям, поэтому подготовленный специалист, знающий о ихсущесгвовании, легко их отличит отанатомических структур
о Артефакты движения на КТ в отличие от MP-артефактов нередко напоминают переломы позвонков или врожденные аномалии
• Артефакт усечения (Гиббса):
о Математическое обоснование этого артефакта основано на усечении вычислительной последовательности, используемой в ходе трансформации Фурье данных к-пространства:
— Возникает вследствие невозможности оцифровки бесконечного количества сигналов при реконструкции исходных данных
— В результате этого происходит «усечение» или укорачивание математический вычислений, отражающее необходимость получения конечного количества сигналов
о Может регистрироваться в обоих фазах и направлениях кодирования, однако более заметен в фазовом направлении, поскольку число последовательностей сигналов здесь обычно меньше
о Возникает на границах областей, отличающихся значительным контрастом сигналов, которые формируют сменяющие друг друга светлые и темные полосы на изображениях, которые в свою очередь могут напоминать ту или иную патологию
о В области позвоночника, в частности, образование артефактов Гиббса может сузить или, наоборот, увеличить в объеме спинной мозг или напоминать по своему виду кистозную полость в спинном мозге
о Уменьшить выраженность этих артефактов можно за счет увеличения числа шагов кодирования фазы или уменьшением числа полей сканирования (field of view, FOV)
• Артефакт ложного изображения:
о Периодическое повторение изображения анатомического образования вдоль одной линии, соответствующей направлению кодирования фазы
о Ложные изображения возникают, в частности, при периодических движениях в пределах FOV:
— Примерами таких движений являются ток крови в сосудах, пульсация СМЖ, сердечные сокращения и дыхательные движения
о Как и многие другие артефакты, ложные изображения в большей степени заметны в направлении кодирования фазы, поскольку время регистрации сигнала здесь существенно выше такового в направлении кодирования частоты
— Поэтому эти артефакты располагаются на линии направления фазы и не зависят от направления движения анатомических структур
• Артефакт движения:
о Связан с произвольными или непроизвольными движениями человека (случайные артефакты) или пульсирующим током крови в сосудах (периодические артефакты)
о Регистрируются в направлении кодирования фазы
о Могут напоминать по виду патологические интрамедуллярные и экстрамедуллярные образования:
— Обычно хорошо распознаются как артефакты, однако могут снизить диагностическую ценность исследования или сделать его в отношении патологии спинного мозга вовсе неинформативным
о Если движение будет непериодичным (например, перистальтика кишечника), появления ложных изображений не произойдет, однако снижение качества картинки в целом будет хорошо заметно
о Для устранения этих артефактов рекомендуется соответствующим образом проинструктировать пациента, при необходимости использовать седацию, дыхательную поддержку, уменьшить время исследования
• Артефакт тока СМЖ:
о Представляет собой ряд периодичных артефактов движения
о Сдвиг фазы движения протонов, связанный с движением СМЖ, может привести к появлению МР-картины, напоминающей интрадуральные кровоизлияния, метастазы или те или иные интрамедуллярные образования
о Заметность этих артефактов можно снизить за счет использования методик компенсации тока СМЖ
• Артефакт химического сдвига:
о Прецессия протонов в жировой ткани по своей частоте отличается от таковой у воды:
— Разница между прецессионной частотой протонов воды и жировой ткани при напряженности магнитного поля в 1,5Т составляет 220 Гц
о Пространственное смещение сигналов жира и воды проводит к их наслоению и появлению ярких полос наложения на низких частотах и темных полос исключения на более высоких частотах
о Регистрация этого артефакта может быть полезна для подтверждения присутствия жировой ткани
• Артефакт наложения изображений:
о Возникает тогда, когда размеры исследуемого объекта превышают размеры FOV
о Регистрируется в направлении кодирования и фазы, и частоты, однако в большей степени заметен в направлении кодирования фазы
о Может также регистрироваться в направлении выбора среза при трехмерном сканировании, поскольку при этом появляется еще одно направление кодирования фазы
о Увеличение FOV и числа шагов кодирования фазы помогает снизить проявление артефакта в направлении фазы, как и использование для этого специального программного обеспечения
о Наложение изображений по оси частот можно ликвидировать путем сверхвыборки с частотой выше частоты Найквиста
• Артефакт восприимчивости:
о Металл или продукты крови могут нарушать локальную однородность магнитного поля, приводя к потере сигнала или искажению изображения
о Наиболее часто встречаются после стабилизации позвоночника металлоконструкциями
о Выраженность этих артефактов можно снизить, используя относительно новые нечувствительные к металлоконструкциям импульсные методики сканирования
о Могут использоваться как преимущества для диагностики геморрагических или кальфицированных очагов:
— Например, кавернозных мальформаций, кровоизлияний в спинной мозг
• Артефакт «молния»:
о Разновидность похожих друг на друга артефактов, наиболее часто регистрируемых в направлении кодирования фазы
о Образуются за счет РЧ шума от оборудования, вследствие неправильно выбранных параметров сканирования или являются следствием воздействия внешнего шума (телевидение или радио, флюороресцентные лампы освещения, оборудование мониторинга состояния пациента и т. д.)
о Обычно легко идентифицируется как артефакт, однако может затруднить идентификацию важных патологических изменений или имитировать их
• Артефакт искажения градиента:
о Искажение краев изображения при больших размерах FOV (>30 см), вызванное искажением градиента
о Может быть нивелирован за счет коррекции искажения градиента
• Отсутствие усиления сигнала жировой ткани ± неадекватное усиление сигнала воды:
о Выбор с целью усиления спектрального пика средней частоты сигнала жировой ткани селективной импульсной частоты сканирования
о Неоднородность магнитного поля приводит к изменению средней частоты сигнала жировой ткани, поэтому импульсное сканирование, используемое для усиления сигнала жировой ткани, более оказывается неспособным перекрыть спектральный пик сигнала жировой ткани → нарушение усиления сигнала жировой ткани
о Если используемый для усиления сигнала жировой ткани импульсный режим сканирования перекрывает частоты спектрального пика воды → недостаточное подавление сигнала воды
• Гипоинтенсивность Т1-сигнала от нормального костного мозга при высокой напряженности магнитного поля (≥ 3,0 Тесла):
о Проблема возникает при изменениях технических параметров сканирования, используемых для создания Т1-ВИ в высоконапряженных полях в течение значительного промежутка времени без учета SAR
о Режим «инверсия с восстановлением» получения Т1-ВИ менее чувствителен kSAR по сравнения с режимом Т1 SE («спин-эхо»), наиболее часто используемым при исследовании позвоночника в магнитных полях напряженностью 3,0 Т.
— Относительная гипоинтенсивность сигнала костного мозга в этом режиме по сравнению с режимом SET1WI симулирует патологическую инфильтрацию костного мозга
3. Рекомендации по визуализации:
• Протокол сканирования:
о Минимизируйте выраженность артефактов путем выбора адекватных параметров сканирования, компенсации тока физиологических сред организма, использования импульсов насыщения, адекватной седации пациента, создания комфортных для проведения исследования условий и т. д.
б) Дифференциальная диагностика артефактов на МРТ позвоночника:
1. Сирингомиелия:
• Истинное расширение центрального канала спинного мозга без (гидромиелия) или с (сирингомиелия) сопутствующим повреждением спинного мозга и миеломаляцией, экцентричная полость
• Обычно не распространяется до конуса спинного мозга, может иметь мешотчатое строение
• Может симулироваться артефактами усечения или ложных изображений
2. Метастазы, распространяемые с током СМЖ:
• Обнаруживаются обычно по меньшей мере в двух плоскостях
• Артефакты пульсации СМЖ могут напоминать по виду (или, наоборот, скрывать) эти образования
• При необходимости для исключения артефактов поменяйте местами фазу и частоту
3. Аневризма и артериовенозная мальформация:
• Появление периодически повторяющихся в направлении фазы ложных изображений свидетельствует о наличии свободного тока жидкости в сосудах или тканях образования
• Отсутствие этого артефакта при технически удовлетворительном качестве МР-томограмм свидетельствует о медленном токе жидкости или тромбозе этих образований
4. Кровоизлияние в спинной мозг:
• Кавернозная мальформация, посттравматическая гематома спинного мозга, новообразование
• Может симулироваться артефактами ложных изображений, радиочастотными помехами, артефактом движения
• Для изменения чувствительности к артефактам используйте режим градиентного эхо (GRE), в котором будет виден ореол вокруг гипоинтенсивных участков, соответствующих геморрагическим очагам
5. Инфильтрация или замещение ткани костного мозга:
• Замещение или абляция, фиброз костного мозга
• Онкогематологические заболевания, замещение костного мозга, заболевания, сопровождающиеся замещением ткани костного мозга, остеопетроз
• Может симулироваться при использовании для получения Т1-ВИ методики Т1 FLAIR в магнитном поле высокой напряженности (≥3,0Т)
• Приводит к относительному по сравнению с режимом SE T1WI снижению интенсивности нормального сигнала костного мозга
в) Клинические особенности артефактов на МРТ позвоночника:
1. Клиническая картина:
• Наиболее распространенные симптомы/признаки:
о Локализация артефактов зачастую не совпадает с клинической картиной
о При кровоизлияниях, инородных телах или фиксаторах из металла необходимо исключить артефакты магнитной восприимчивости
2. Течение заболевания и прогноз:
• Не касаются вопросов лучевой диагностики
3. Лечение:
• Не касается вопросов лучевой диагностики
г) Диагностическая памятка:
1. Следует учесть:
• МР-артефакты нередко отличаются достаточно характерной картиной и поэтому легко распознаются, если исследователь знает и помнит об их существовании
2. Интерпретация изображений:
• Если на изображениях вы встретите необычные изменения, всегда вспоминайте об артефактах:
о Если исключить МР-артефакт не представляется возможным, возможно он и не является артефактом
о Чтобы не пропустить важные патологические изменения, интерпретировать изображения всегда следует в связке с клинической картиной заболевания
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 12.7.2019