Двигательные артефакты на мрт что это
Двигательные артефакты на мрт что это
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
Двигательные артефакты на мрт что это
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
Двигательные артефакты на мрт что это
1. Синонимы:
• КТ: эффект увеличения жесткости излучения или эффект размытия изображения
• МРТ: артефакт магнитной восприимчивости
2. Определения:
• Снижение качества изображений, связанное с наличием в зоне исследования металлических протезов/имплантов
• Магнитная восприимчивость:
о Частичное намагничивание материала в условиях наведенного внешнего магнитного поля
о В области металлов, не обладающих ферромагнитными свойствами, изменение магнитного поля сканера приводит к появлению местных электрических токов
о Наличие в поле исследования тканей с различной магнитной восприимчивостью в условиях однородного магнитного поля ведет к:
— Искажению магнитного поля и, как следствие, к искажению получаемых изображений
— Появлению артефактов магнитной восприимчивости, состоящих из двух дополнительных компонентов:
Геометрические искажения + потеря сигнала в результате смещения фазы
1. Общие характеристики:
• КТ: артефакты от металлических объектов, связанные с особенностями алгоритма реконструкции изображений (фильтра):
о Силы тока рентгеновской трубки (в мА)
о Пиковое напряжение на трубке и питч
о Состав металла, форма и положение объекта
о Полихроматическая природа рентгеновских лучей, излучаемых рентгеновской трубкой, в сочетании с элиминацией низкоэнергетических фотонов ведет к появлению артефактов усиления жесткости излучения:
— Это темные полосы в областях, содержащих плотные объекты, к которым относятся, например, кости
— Эффекты частичного объема или «недолет» фотонов в результате ослабления их энергии при прохождении через плотные (металлические) объекты в зоне исследования → артефакты размытия:
Мелкие → в виде теней, крупные → вид грубых полос и темных участков, где изображение отсутствует
Являются результатом ослабления рентгеновского излучения при прохождении его через металлические конструкции, хирургические скобки и клипсы, депозиты кальция
о Металлические объекты вызывают выраженное ослабление излучения, в результате которого изображение в некоторых областях полностью утрачиваются
о Отсутствие части данных или пустые проекции приводят к появлению на конечных изображениях классической картины «сияющей звезды» или полосовидных артефактов
о Материалы с низкими коэффициентами ослабления рентгеновского излучения характеризуются менее выраженными артефактными искажениями изображений:
— Пластик (наименьший коэффициент) стандартный SE > GRE
• Протокол исследования:
о КТ: тонкосрезовая спиральная КТ позволяет получить более качественные изображения, чем использовавшиеся ранее КТ-сканеры (с дискретным формированием каждого среза)
о МРТ: оптимальные режимы исследования не должны включать градиентное эхо:
— Предпочтительными являются режимы FSE
— В оптимальном режиме FSE промежутки между эхо должны оставаться короткими (длина эхо-трейна при этом не имеет большого значения)
— Эффективны режимы одноимпульсного FSE с использованием только половины данных пространства Фурье (HASTE)
— Не следует прибегать к гибридным режимам исследования, включающим GRE и SE-компоненты
— Частоты, используемые для селективного насыщения жировой ткани, в условиях металлоконструкций обеспечивают очень низкое качество изображений
— Ориентация направления кодирования частоты вдоль длинной оси педикулярного винта позволяет снизить выраженность артефактов (за исключением области за верхушкой винта)
(Слева) MPT: артефакт от протеза шейного межпозвонкового диска. Эффекты искажения изображений в наибольшей степени выражены в направлении кодирования частот.
(Справа) На томограмме этого пациента визуализируется артефакт магнитной восприимчивости от межтелового кейджа. Факторы, влияющие на характер регистрируемых артефактов, включают состав металла (металлы, не обладающие ферромагнитными свойствами, являются источником менее выраженных артефактов), размеры импланта (артефакты от более крупных имплантов могут в большей степени экранировать окружающие структуры) и ориентация металлического объекта относительно направления внешнего магнитного поля.
в) Дифференциальная диагностика металлических артефактов позвоночника:
1. Костная ткань/остеофиты:
• Низкая интенсивность сигнала и четкие границы во всех режимах исследования: жировой костный мозг может характеризоваться высокой интенсивностью Т1-сигнала
2. Газ:
• Отсутствие протонов → отсутствие сигнала
• Пузырьки газа в эпидуральном или субарахноидальном пространстве ятрогенного происхождения
• Феномен вакуума при дегенеративных изменениях межпозвонковых дисков
3. Гематома:
• Низкая интенсивность Т2-сигнала, связанная с накоплением дезоксигемоглобина
4. Грыжа диска:
• Дегидратация или кальцификация диска, приводящие к снижению интенсивности сигнала
• Пузырьки газа вследствие феномена вакуума в области смежных участков диска
(Слева) МРТ после корпорэктомии С5 с пластикой опорным костным трансплантатом из малоберцовой кости: нет артефактов магнитной восприимчивости. Винты в телах смежных позвонков несколько искажены. Размеры артефактов увеличиваются пропорционально увеличению угла между длинной осью винта и направлением основного магнитного поля.
(Справа) МРТ после подзатылочной краниэктомии и окципитоспондилодеза с фиксацией пластиной Выраженность артефактов можно уменьшить за счет уменьшения области сканирования, использования матриц высокого разрешения, уменьшения толщины среза и высокой мощности градиента.
г) Патология. Общие характеристики:
• Этиология:
о При передних дискэктомиях шейного отдела позвоночника достаточное для появления артефактов количество частичек металла может появляться в зоне контакта с костью металлических сверел или аспирационных катетеров:
о Источниками артефактов магнитной восприимчивости после дискэктомий и спондилодезов на шейном уровне могут быть микроскопические частички никеля, меди и цинка
д) Клинические особенности:
1. Клиническая картина:
• Наиболее распространенные симптомы/признаки:
о Обычно бессимптомное течение, обычные послеоперационные изменения
2. Демография:
• Возраст:
о Любой
• Пол:
о Половая предрасположенность отсутствует
• Эпидемиология:
о В 5% случаев дискэктомий на уровне шейного отдела позвоночника металлические артефакты, наблюдаемые при лучевых методах исследования, ограничивают визуализацию дурального мешка на этом уровне
(Слева) Артефакт магнитной восприимчивости при исследовании в режиме SE/FSE (потеря и искажение сигнала) проецируется вдоль направления кодирования частот.
(Справа) С целью минимизации выраженности артефактов направление кодирования частот следует ориентировать вдоль длинной оси металлоконструкций (так, чтобы артефакт проецировался на эти металлоконструкции). При наличии в поле исследования педикулярных винтов направление кодирования частот должно быть ориентировано спереди назад. Расширение частотной полосы приемника, максимальное увеличение длины эхо-трейна, уменьшение толщины срезов и времени эхо также позволяют уменьшить выраженность артефактов магнитной восприимчивости.
е) Диагностическая памятка:
1. Следует учесть:
• После передней дискэктомии/спондилодеза на уровне шейного отдела позвоночника в зоне костного блока всегда обнаруживается небольшое число металлических артефактов:
о Они являются результатом контакта металлических инструментов с костной тканью
• Размеры МР-артефактов от педикулярных винтов коррелируют с уменьшением соотношения между размерами области сканирования и числа пикселей в направлении кодирования частот
2. Советы по интерпретации изображений:
• Минимизировать выраженность артефактов от педикулярных винтов позволяет ориентирование градиента кодирования частот параллельно длинной оси винта и использование режимов FSE
• При наличии в области исследования металлоконструкций достаточно выполнять срезы толщиной 3-4 мм, более тонкие срезы могут быть менее информативны вследствие большей выраженности артефактов
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 17.9.2019
СОДЕРЖАНИЕ
Артефакты МРТ, связанные с пациентом
Артефакты движения
Поток
Поток может проявляться либо как измененный внутрисосудистый сигнал (усиление потока или потеря сигнала, связанная с потоком), либо как артефакты, связанные с потоком (фантомные изображения или пространственная несовпадение). Усиление потока, также известное как эффект притока, вызвано тем, что полностью намагниченные протоны входят в отображаемый срез, в то время как неподвижные протоны не полностью восстановили свою намагниченность. Полностью намагниченные протоны дают высокий сигнал по сравнению с остальным окружением. Высокоскоростной поток приводит к тому, что протоны, попадающие в изображение, удаляются из него к моменту подачи 180-градусного импульса. Эффект состоит в том, что эти протоны не вносят вклад в эхо и регистрируются как потеря сигнала или потеря сигнала, связанная с потоком (рис. 2). Пространственная несовпадение проявляется как смещение внутрисосудистого сигнала из-за позиционного кодирования вокселя в фазовом направлении, предшествующего частотному кодированию во времени TE / 2. Интенсивность артефакта зависит от интенсивности сигнала от сосуда и становится менее очевидной при увеличении TE.
Металлические артефакты
Артефакт химического сдвига
Артефакт химического сдвига возникает на границе раздела жир / вода в направлениях фазового кодирования или выбора сечения (рис. 5). Эти артефакты возникают из-за разницы в резонансе протонов в результате их микромагнитного окружения. Протоны жира резонируют с немного меньшей частотой, чем протоны воды. Магниты с высокой напряженностью поля особенно восприимчивы к этому артефакту. Определение артефакта можно выполнить, поменяв местами градиенты фазового и частотного кодирования и исследуя результирующий сдвиг (если таковой имеется) тканей.
Частичный объем
Артефакты частичного объема возникают из-за размера вокселя, по которому усредняется сигнал. Объекты, размер которых меньше размера вокселя, теряют свою идентичность, что приводит к потере деталей и пространственного разрешения. Уменьшение этих артефактов достигается за счет использования меньшего размера пикселя и / или меньшей толщины среза.
Обертывание
Артефакты Гиббса
Артефакты Гиббса или артефакты звонка Гиббса, также известные как артефакты усечения, вызваны недостаточной дискретизацией высоких пространственных частот на резких границах изображения. Отсутствие соответствующих высокочастотных компонентов приводит к резкому переходу колебаний, известному как артефакт звонка. Он выглядит как множественные, равномерно расположенные параллельные полосы чередующихся ярких и темных сигналов, которые медленно исчезают с расстоянием (рис. 8). Звонящие артефакты более заметны при использовании цифровой матрицы меньшего размера. Методы, используемые для исправления артефакта Гиббса, включают фильтрацию данных k-пространства перед преобразованием Фурье, увеличение размера матрицы для заданного поля зрения, реконструкцию Гегенбауэра и байесовский подход. == Артефакты, связанные с машинами / оборудованием == Это обширная и все еще расширяющаяся тема. Распознаются только несколько распространенных артефактов.
Радиочастотная (RF) квадратура
Неисправность схемы RF-обнаружения возникает из-за неправильной работы канала детектора. Данные с преобразованием Фурье отображают яркое пятно в центре изображения. Если один канал детектора имеет более высокое усиление, чем другой, это приведет к двоению объектов на изображении. Это результат аппаратного сбоя и должен быть устранен представителем сервисной службы.
Неоднородность внешнего магнитного поля (B0)
Неоднородность B0 приводит к несовпадению тканей. Неоднородное внешнее магнитное поле вызывает пространственные искажения, искажения по напряженности или и то, и другое. Искажение интенсивности возникает, когда поле в каком-либо месте больше или меньше, чем в остальной части отображаемого объекта (рис. 9). Пространственные искажения возникают из-за дальних градиентов поля, которые остаются постоянными в неоднородном поле.
Артефакты поля градиента
RF (B1) неоднородность
Теория угла наконечника радиочастоты против реальности
Человеческое тело полно протонов, и во время визуализации поле B0 выравнивает эти отдельные протоны в соответствии с суммарной намагниченностью в направлении магнитного поля. РЧ-импульс, приложенный перпендикулярно к основному магнитному полю, переворачивает спины на желаемый угол. Этот угол поворота зависит от амплитуды поля B1. Точный угол поворота имеет решающее значение, поскольку измеряемые сигналы MR зависят от угла поворота протонов. Однако эта теория предполагает, что поле B1 однородно и, следовательно, все вращения в срезе переворачиваются на одинаковую величину.
В действительности разные области среза видят разные радиочастотные поля, что приводит к разным углам поворота. Одна из причин, по которой это происходит, заключается в том, что длина волны RF обратно пропорциональна B0. Таким образом, длина волны RF уменьшается при увеличении B0. В полях B0 1,5 Тл, длина радиочастотных волн больше по сравнению с размером тела. Но по мере того, как основное магнитное поле увеличивается, эти длины волн становятся такими же или меньшими, чем области отображаемого тела, что приводит к неоднородности угла поворота. На изображениях мозга здорового пациента можно визуально увидеть, насколько неоднородны поля при 3Т и 7Т.
Кстати, это не единственная причина неоднородности B1. Это также может быть связано с конструкцией РЧ-импульса, неоднородностью поля B0 или даже движением пациента.
Асимметричная яркость
По оси частотного кодирования наблюдается равномерное уменьшение интенсивности сигнала. Падение сигнала происходит из-за того, что фильтры слишком плотно прилегают к полосе сигнала. Таким образом, часть сигнала, генерируемого отображаемым участком, неправильно отклоняется. Подобный артефакт может быть вызван неоднородностью толщины среза.
Радиочастотный шум
РЧ-импульсы и частоты прецессии инструментов МРТ занимают ту же полосу частот, что и обычные источники, такие как телевидение, радио, флуоресцентные лампы и компьютеры. Блуждающие радиочастотные сигналы могут вызывать различные артефакты. Узкополосный шум проецируется перпендикулярно направлению частотного кодирования. Широкополосный шум искажает изображение на гораздо большей площади. Надлежащее планирование площадки, правильная установка и радиочастотное экранирование (клетка Фарадея) устраняют паразитные радиочастотные помехи.
Нулевая линия и звездные артефакты
Яркий линейный сигнал в виде пунктирного узора, интенсивность которого уменьшается на экране и может отображаться в виде линии или звездочки, в зависимости от положения пациента в «фазово-частотном пространстве». Артефакты с нулевой линией и звездочкой возникают из-за системного шума или любой причины радиочастотного загрязнения в помещении (клетка Фарадея). Если эта закономерность сохраняется, проверьте источники системного шума, такие как неисправная электроника или шум линии переменного тока, неплотные соединения с поверхностными катушками или любой источник радиочастотного загрязнения. Если встречается звездообразный узор, производителю необходимо перенастроить системное программное обеспечение так, чтобы изображение сместилось за нулевую точку.
Артефакты на молнии
Застежки-молнии, хотя и менее распространены, представляют собой полосы, проходящие через центр изображения из-за несовершенной клетки Фарадея, с радиочастотным загрязнением внутри клетки, но исходящим извне. Остаточная свободная индукция затухает стимулированное эхо также вызывает застежки-молнии.
Артефакт точки отскока
Отсутствие сигнала от тканей с определенным значением T1 является следствием масштабно-чувствительной реконструкции при инверсионно-восстановительной визуализации. Когда выбранный T1 равен 69% от значения T1 конкретной ткани, возникает артефакт точки отскока. Используйте фазочувствительные методы восстановления с инверсией восстановления.
Артефакты поверхностной катушки
Вблизи поверхностной катушки сигналы очень сильные, что приводит к очень интенсивному сигналу изображения (рис. 10). Дальше от катушки мощность сигнала быстро падает из-за затухания с потерей яркости изображения и значительным затенением для однородности. Чувствительность поверхностной катушки усугубляет проблемы, связанные с ослаблением радиочастот и рассогласованием радиочастот.
Межслойное взаимодействие
Неоднородная радиочастотная энергия, принимаемая соседними срезами во время получения нескольких срезов, происходит из-за перекрестного возбуждения соседних срезов с потерей контраста в восстановленных изображениях (рис. 11). Чтобы преодолеть эти интерференционные артефакты, необходимо включить получение двух независимых наборов многосрезовых изображений с промежутками, а затем переупорядочить их во время отображения полного набора изображений.
Коррекция артефактов
Коррекция движения
Ворота
Для правильного входа система должна знать сердечные движения пациента и его характер дыхания. Обычно это делается с помощью пульсоксиметра или датчика ЭКГ для считывания сердечного сигнала и / или сильфона для считывания сигнала дыхания. Большим недостатком стробирования является «мертвое время», определяемое как потеря времени из-за ожидания перехода в состояние высокого движения. Например, мы не хотим получать МРТ-изображение, когда кто-то делает вдох, так как это будет состояние высокой активности. Итак, у нас есть много периодов времени, когда мы ждем, пока не пройдет состояние высокого движения. Это еще более заметно, когда мы рассматриваем синхронизацию дыхания и сердца вместе. Временные окна, в которых дыхательные и сердечные движения малы, очень редки, что приводит к большим мертвым временам. Однако преимущество состоит в том, что изображения, полученные с синхронизацией сердца и дыхания, значительно улучшают качество изображения.
Пилотный тон
Метод контрольного сигнала включает включение постоянной радиочастоты для обнаружения движения пациента. Более конкретно, аппарат МРТ обнаружит пилотный тональный сигнал при получении изображения. Сила пилотного тонального сигнала на каждом TR будет пропорциональна паттернам дыхания / движений пациента. То есть движения пациента вызывают амплитудную модуляцию принимаемого постоянного радиочастотного сигнала. Очень большое преимущество пилотного тона в том, что он не требует контакта с пациентом. Извлечение дыхательного сигнала с помощью пилот-тона теоретически просто: нужно поместить сигнал постоянной частоты рядом с отверстием МРТ, получить изображение и выполнить БПФ вдоль направления считывания, чтобы извлечь пилот-тон. Технические соображения включают выбор радиочастоты. Пилотный тон должен быть обнаружен аппаратом МРТ, однако его необходимо тщательно выбирать, чтобы не мешать изображению МРТ. Контрольный сигнал отображается как застежка-молния (для декартовых данных).
Расположение этой линии определяется частотой радиочастотного тона. По этой причине получение пилот-тона обычно имеет немного большее поле зрения, чтобы освободить место для пилот-тона. Как только изображение получено, тональный пилотный сигнал может быть извлечен путем выполнения БПФ в направлении считывания и построения графика амплитуды результирующего сигнала. Контрольный сигнал будет отображаться в виде линии (переменной амплитуды) при выполнении БПФ в направлении считывания. Метод пилотного тона также может использоваться в перспективе для получения изображений сердца.
Метод Pilot Tone отлично подходит для обнаружения артефактов дыхательных движений. Это потому, что существует очень большая и отчетливая модуляция, обусловленная паттернами человеческого дыхания. Сердечные сигналы гораздо более тонкие, и их трудно обнаружить с помощью пилот-тона. Ретроспективные методы с использованием пилотного тона позволяют повысить уровень детализации и уменьшить размытость на радиальных изображениях со свободным дыханием.
ТАМЕР
Предварительные мероприятия
Метод TAMER использует прямую модель SENSE (описанную ниже), которая была модифицирована для включения эффектов движения в последовательность двумерного многокадрового изображения. Примечание: следующая модифицированная модель SENSE подробно описана в докторской диссертации Мелиссы Хаскелл «Ретроспективная коррекция движения для магнитно-резонансной томографии».
Модель SENSE, расширенная для описания последовательности двумерных многокадровых изображений:
Икс знак равно ( Икс т Икс ж ) <\ displaystyle x = <\ binom
ТАМЕР Алгоритм
Алгоритм TAMER состоит из 3 основных этапов: инициализация, запуск поиска параметров движения и поиск упрощенной модели совместной оптимизации.
Процесс выбора целевого вокселя:
Примечание. Для каждой итерации процесса ТАМЕР целевые воксели выбираются путем сдвига целевых вокселей от предыдущей итерации перпендикулярно направлению фазового кодирования на заданную величину.
Быстрый старт поиска параметров движения:
Совместная оптимизация Уменьшенный поиск модели:
Теперь у нас есть исходные целевые воксели, оценка движения и группировка катушек. Теперь выполняется следующая процедура.
Пока повторяем следующее: \Delta \epsilon _\ Дельта \ эпсилон _ <макс>>»>
ТАМЕР: преимущества и недостатки
Подходы нейронных сетей
НАМЕР
Настраивать
Оценка изображения
Оптимизация параметров модели SENSE
Оптимизация процедуры оптимизации
Это позволяет нам значительно сократить время вычислений с примерно 50 минут с TAMER до всего 7 минут с NAMER.
Реконструкция
Генеративные состязательные сети
RF (B1) Коррекция неоднородности
Внешние объекты
Неоднородность B1 из-за конструктивного или деструктивного вмешательства со стороны диэлектрической проницаемости ткани тела может быть уменьшена с помощью внешних объектов с высокими диэлектрическими постоянными и низкой проводимостью. Эти объекты, называемые радиочастотной / диэлектрической подушкой, могут быть размещены над или рядом с срезом изображения для улучшения однородности B1. Комбинация высокой диэлектрической проницаемости и низкой проводимости позволяет подушке изменять фазу стоячих радиочастотных волн и, как было показано, снижает потери сигнала из-за неоднородности B1. Было показано, что этот метод коррекции оказывает наибольшее влияние на последовательности, которые страдают от артефактов неоднородности B1, но не влияет на последовательности с неоднородностью B0. В одном исследовании диэлектрическая подушка улучшила качество изображения для T2-взвешенных последовательностей на основе турбо спинового эхо, но не для T2-взвешенных последовательностей на основе градиентного эхо.
Катушки смягчающие поправки
Неоднородность B1 была успешно устранена путем изменения типа и конфигурации катушки.
Уменьшение количества витков
Один метод так же прост, как использование одной и той же передающей и приемной катушек для улучшения однородности. Этот метод использует компромисс между зависимостью B1 и зависимостью чувствительности катушки в последовательностях FLASH и позволяет пользователю выбрать оптимизированный угол поворота, который уменьшит зависимость B1. Используя одну и ту же катушку для передачи и приема, чувствительность катушки приемника может компенсировать некоторые неоднородности в катушке передатчика, уменьшая общую неоднородность РЧ. Для анатомических исследований с использованием последовательности FLASH, которые могут выполняться с одной передающей и приемной катушкой, этот метод может использоваться для уменьшения артефактов неоднородности B1. Однако этот метод не подходит для экзаменов в условиях жестких ограничений по времени, поскольку пользователю сначала необходимо выполнить оптимизацию угла поворота.
Катушка возбуждения
Изменение распределения поля внутри РЧ катушек создаст более однородное поле. Это можно сделать, изменив способ возбуждения и возбуждения ВЧ-катушки. Один метод использует четырехпортовое РЧ-возбуждение, которое применяет разные фазовые сдвиги на каждом порте. За счет реализации четырехпортового привода потребляемая мощность снижается на 2, отношение сигнал / шум увеличивается на √2, а общая однородность B1 улучшается.
Спиральная катушка
Изменение формы катушек можно использовать для уменьшения артефактов неоднородности B1. Было показано, что использование спиральной катушки вместо стандартных катушек в более высоких полях устраняет эффекты стоячих волн в больших образцах. Этот метод может быть эффективным при визуализации больших образцов при 4Т или выше; однако для реализации этого метода коррекции требуется соответствующее оборудование. В отличие от постобработки или модуляции последовательности, изменение формы катушки возможно не во всех сканерах.
Параллельное возбуждение катушками
Модуляция активной мощности
Активная модуляция мощности РЧ-передачи для каждого положения среза компенсирует неоднородность B1. Этот метод фокусируется на неоднородности в осевом направлении или направлении оси z, поскольку он является наиболее доминирующим с точки зрения плохой однородности и наименее зависимым от образца.
Перед коррекцией неоднородности измерение профиля B1 по оси z катушки необходимо для калибровки. После калибровки данные B1 могут использоваться для активной модуляции мощности передачи. Для конкретной последовательности импульсов значения каждого положения среза предварительно определены, и соответствующие значения шкалы мощности РЧ-передатчика считываются из справочной таблицы. Затем, пока выполняется последовательность, счетчик квантов в реальном времени изменяет ослабление мощности передачи РЧ.
Этот метод полезен для уменьшения артефактов в источнике, особенно когда критичен точный угол поворота, и для увеличения отношения сигнал / шум. Несмотря на то, что этот метод может использоваться только для компенсации вариации B1 вдоль оси z на аксиально полученных изображениях, он все же значим, поскольку неоднородность B1 является наиболее доминирующей вдоль этой оси.
B1 нечувствительные адиабатические импульсы
Постобработка изображений
Методы постобработки корректируют неоднородность интенсивности (IIH) одной и той же ткани в области изображения. Этот метод применяет фильтр к данным, обычно на основе предварительно полученной карты IIH поля B1. Если карта IIH в области изображения известна, то IIH можно скорректировать путем разделения на предварительно полученное изображение. Эта популярная модель для описания эффекта ИИГ:
Этот метод выгоден тем, что его можно проводить в автономном режиме, то есть пациенту не требуется находиться в сканере. Таким образом, время исправления не является проблемой. Однако этот метод не улучшает SNR и контраст изображения, потому что он использует только ту информацию, которая уже была получена. Поскольку поле B1 не было однородным, когда были получены изображения, углы поворота и последующие полученные сигналы неточны.
Методы отображения B1 для коррекции постобработки изображений
Для исправления артефактов РЧ-неоднородности с помощью поправок постобработки существует несколько методов отображения поля B1. Вот краткое описание некоторых распространенных техник.
Метод двойного угла
Метод фазовой карты
Подобно методу двойного угла, метод фазовой карты использует два изображения; однако этот метод основан на накоплении фазы для определения реального угла поворота каждого вращения. После применения поворота на 180 градусов вокруг оси x с последующим поворотом на 90 градусов вокруг оси y, полученная фаза затем используется для отображения поля B1. Путем получения двух изображений и вычитания одного из другого можно удалить любую фазу из неоднородности B0, и будет отображена только фаза, накопленная неоднородным РЧ-полем. Этот метод можно использовать для картирования трехмерных объемов, но он требует длительного времени сканирования, что делает его непригодным для некоторых требований к сканированию.