Артефакты в МРТ

Классификация и природа артефактов в МРТ

Артефакты в магнитно-резонансной томографии представляют собой искажения изображения, не соответствующие реальной анатомии или патологии исследуемого объекта. Их возникновение обусловлено различными физическими, техническими и физиологическими причинами. Понимание механизма формирования артефактов критически важно для точной интерпретации МР-изображений и оптимизации параметров сканирования.

Классификация артефактов

Артефакты можно классифицировать по нескольким признакам:

  • По источнику возникновения:

    • Физические (магнитные неоднородности, спин-решеточные взаимодействия)
    • Технические (ошибки градиентных систем, неисправности оборудования)
    • Физиологические (движение пациента, кровоток, дыхание)

  • По характеру влияния на изображение:

    • Геометрические искажения
    • Потери сигнала
    • Ложные сигналы (ghosting, ringing)
    • Усиление или ослабление интенсивности

  • По области проявления:

    • Локальные (ограниченные одной анатомической зоной)
    • Глобальные (распространяются на все изображение)

Артефакты движения (Motion Artifacts)

Одни из самых распространённых артефактов в клинической практике. Возникают из-за непроизвольного движения пациента во время сканирования (дыхание, перистальтика, пульсация сосудов, непроизвольные подёргивания).

Основные проявления:

  • Повторяющиеся изображения анатомических структур (ghosting)
  • Размытость границ
  • Смещение объектов в направлении фазы

Пути устранения:

  • Применение методов синхронизации (ECG-, дыхательная триггеризация)
  • Уменьшение времени сканирования
  • Использование технологий подавления движения (PROPELLER, BLADE, рестроспективная коррекция)

Артефакты химического сдвига (Chemical Shift Artifacts)

Возникают из-за различий в резонансной частоте между протонами воды и жира. Эти различия приводят к смещению сигнала от жировых тканей относительно водных в направлении частотной кодировки.

Типы артефактов:

  • Chemical shift type I – смещение сигнала жира по направлению частотной оси
  • Chemical shift type II – интерференция сигналов воды и жира, проявляющаяся как т.н. артефакт “black boundary” (граница между жировыми и водными тканями приобретает черную полосу)

Методы компенсации:

  • Увеличение полосы пропускания приёмника
  • Использование жироподавления (fat saturation)
  • Применение SE-последовательностей (менее чувствительны к химическому сдвигу)

Артефакты от неоднородностей магнитного поля (Susceptibility Artifacts)

Проявляются в областях с резким переходом между тканями с различной магнитной восприимчивостью (например, граница кость–мягкие ткани, наличие металлических имплантатов, гемосидерин).

Признаки:

  • Деформация изображения
  • Потеря сигнала
  • Искажение контуров

Решения:

  • Использование SE вместо GRE
  • Уменьшение размера вокселя
  • Применение коррекции B0 (shimming)
  • Применение методик подавления артефактов от металлов (MARS, MAVRIC, SEMAC)

Артефакты Алиасинга (Wrap-around / Fold-over)

Возникают при недостаточном охвате поля зрения (FOV), когда сигналы от анатомических структур за пределами области интереса “накладываются” на изображение.

Основной механизм:

  • Ошибки пространственного кодирования в направлении фазы

Профилактика:

  • Увеличение FOV
  • Применение алгоритмов супрессии aliasing (No Phase Wrap, anti-aliasing)
  • Использование oversampling

Артефакты из-за неоднородности радиочастотного поля (RF Inhomogeneity Artifacts)

Возникают при неравномерном распределении RF-сигнала, особенно в высокопольных системах (3 Т и выше).

Проявления:

  • Неоднородная яркость изображения
  • Ложное снижение или повышение сигнала в определённых зонах

Методы борьбы:

  • Использование RF-катушек с многоканальной передачей (multi-transmit)
  • Применение коррекций B1 поля
  • Подстройка SAR и параметров RF-импульсов

Артефакты от металлических объектов

Металлические предметы вызывают сильные искажения магнитного поля, особенно в GRE-последовательностях. Это приводит к:

  • Потере сигнала
  • Удлинению изображений
  • Геометрическим искажениям

Примеры источников: зубные имплантаты, хирургические фиксаторы, протезы.

Корректирующие методы:

  • Использование специальных последовательностей (MAVRIC, SEMAC)
  • Увеличение матрицы, уменьшение толщины среза
  • Использование SE вместо GRE

Артефакты от насыщения и пересечения срезов (Saturation and Crosstalk)

При многосрезовом сканировании возможна частичная потеря сигнала в зонах пересечения срезов.

Причина:

  • Повторное возбуждение одного и того же объема тканей при близком расположении срезов

Решения:

  • Интерливинг срезов (сканирование через один)
  • Увеличение интервала между возбуждениями

Артефакты от градиентной неидеальности (Gradient Imperfection Artifacts)

Ошибки в работе градиентов могут приводить к:

  • Геометрическим искажениям (особенно при echo-planar imaging – EPI)
  • Изменениям пространственной привязки сигнала
  • Затуханию или усилению сигналов в определенных зонах

Устранение:

  • Калибровка градиентов
  • Использование фазовой коррекции
  • Применение коррекции геометрии на уровне реконструкции

Zipper-артефакты (RF Interference)

Возникают из-за попадания внешнего радиочастотного сигнала в систему сканера.

Механизм:

  • Нарушение экранировки (RF shielding)
  • Работа других электронных устройств вблизи

Характеристика:

  • Прямые вертикальные или горизонтальные полосы на изображении

Меры устранения:

  • Проверка экранирующей камеры
  • Диагностика электронных компонентов
  • Изоляция от внешних помех

Рефлексия сигнала и ringing-артефакты (Gibbs ringing)

Проявляются в виде чередующихся полос вблизи резких границ структур.

Причина:

  • Ограниченное число отсчётов в частотной области (недостаточная выборка)

Меры устранения:

  • Увеличение матрицы сканирования
  • Применение аподизации (оконные функции)

Фантомные изображения и ghosting-артефакты

Проявляются в виде повторяющихся структур, не соответствующих анатомии.

Источники:

  • Несовершенство фазовой кодировки
  • Пульсация, движение жидкостей (CSF, кровь)
  • Проблемы синхронизации

Способы борьбы:

  • Применение flow compensation
  • Использование фазовых коррекций
  • Стабилизация положения пациента

Значение понимания артефактов в клинической практике

Различение патологических изменений от артефактов критически важно для достоверной диагностики. Множество псевдопатологических находок может быть результатом технических ограничений, а не истинных заболеваний. Поэтому каждое изображение должно оцениваться с учётом возможных артефактов, особенностей используемой последовательности, положения пациента и внешних условий.

Оглавление