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MRT · Artefakte

MRT-Artefakte: Suszeptibilität, chemische Verschiebung, Einfaltung

In der MRT hängt das Bild davon ab, dass Magnetfeld und Radiofrequenzsignal perfekt sind; doch keines von beiden ist es. Metall, Gewebe-Luft-Grenzen, Patientenbewegung und Signalverarbeitung erzeugen jeweils ihr eigenes Artefakt. Wir behandeln MRT-Artefakte nach Bushbergs Klassifikation — maschinen-, patienten- und signalverarbeitungsbedingt — mit Physik, Animationen und Seitenangaben. Dies ist die MRT-Vertiefung zu unserem allgemeinen Artefakt-Leitfaden.

Fortgeschritten · Radiolog:innen, MTRA und Physiker:innen· ~16 Min. Lesezeit· Mit Quellen

Die MRT erzeugt nur dann ein korrektes Bild, wenn zwei Dinge perfekt sind: ein homogenes Magnetfeld über das gesamte Gesichtsfeld und ein sauberes Radiofrequenz-(HF-)Signal. In der Realität ist keines von beiden perfekt. Ein Metallimplantat verbiegt das Feld, eine Gewebe-Luft-Grenze löscht Signal aus, Patientenbewegung erzeugt Geisterbilder und die Signalverarbeitung selbst erzeugt Ringe. Dies ist die MRT-Vertiefung zu unserem allgemeinen Artefakt-Leitfaden.

Artefakte klassifizieren

Bushberg teilt MRT-Artefakte in drei große Gruppen:1

Ein inhomogenes Feld führt dazu, dass Gewebe im Bild fehlabgebildet wird; deshalb sind Shimming, selbstabgeschirmte Magnete und regelmäßige Wartung das Fundament der MRT-Qualitätssicherung.1

Magnetische Suszeptibilität

Die magnetische Suszeptibilität ist das Verhältnis der induzierten inneren Magnetisierung eines Gewebes zum äußeren Feld. Variiert die Suszeptibilität über das FOV nur wenig, bleibt das Feld homogen; eine scharfe Änderung verzerrt es jedoch.1 Die häufigste Änderung tritt an Gewebe-Luft-Grenzen (Lunge, Nasennebenhöhlen) auf und verursacht Signalverlust durch schnelleren T2*-Zerfall; auch jedes Metall (ferromagnetisch oder nicht) erzeugt eine deutliche Verzerrung im benachbarten Gewebe.1 Interessanterweise ist die Suszeptibilität manchmal diagnostisch hilfreich: die Suszeptibilitätseffekte von Blutabbauprodukten (Desoxyhämoglobin, Methämoglobin, Hämosiderin) helfen, eine Blutung als akut/subakut/chronisch zu datieren.1

Suszeptibilität → Feld verzerrt → SignalverlustMetall / Lufthomogene FeldlinienSignalauslöschung (T2*-Zerfall)
Metall oder eine Gewebe-Luft-Grenze verbiegt das umgebende homogene Feld; der schnellere T2\*-Zerfall hinterlässt eine Signalauslöschung (dunkle Region) und geometrische Verzeichnung. Spin-Echo-(180°-)Sequenzen reduzieren dies.1
In der Klinik
Signalverlust um eine Zahnfüllung, einen Aneurysmaclip oder an Gewebe-Luft-Grenzen (Nasennebenhöhlen, Felsenbein) kann für eine echte Läsion oder eine Blutung gehalten werden. Das Umgekehrte gilt ebenso: GRE/SWI-Sequenzen nutzen diesen Effekt gezielt, um Mikroblutungen und Verkalkungen sichtbar zu machen. Dasselbe Artefakt ist sowohl Fallstrick als auch diagnostisches Werkzeug.

Chemische Verschiebung

Protonen in Fett und Wasser präzedieren mit leicht unterschiedlicher (Larmor-)Frequenz. Da die MRT die Position aus der Frequenz abliest, verschiebt dieser kleine Frequenzunterschied Fett entlang der Frequenzkodierrichtung um einige Pixel gegenüber Wasser.1 Das Ergebnis ist ein dunkles Band auf der einen Seite der Fett-Wasser-Grenze und ein helles Band auf der anderen — klassisch an Nieren- oder Wirbelrändern zu sehen. Der Betrag der Verschiebung variiert mit der Feldstärke und der gewählten Bandbreite.

Chemische Verschiebung · Fett verschiebt sich in FrequenzrichtungWasserFett (wahre Position)dunkles Bandhelles BandFrequenzkodierrichtung
Da Fettprotonen mit leicht anderer Frequenz als Wasser präzedieren, verschiebt sich das Fettsignal entlang der Frequenzkodierrichtung; auf einer Seite der Grenze bildet sich ein dunkles, auf der anderen ein helles Band.1
In der Klinik
Das dunkle/helle Band an einer Nieren-Fett- oder Wirbelgrenze kann für einen echten Rand gehalten werden. Dieselbe Physik wird umgekehrt genutzt: In-/Opposed-Phase-Bildgebung verwendet die chemische Verschiebung, um ein Nebennierenadenom oder eine Leberverfettung nachzuweisen.

Einfaltung (Wraparound)

Anatomie außerhalb des Gesichtsfelds (FOV), aber innerhalb des Schichtvolumens wird nicht ignoriert; sie wird auf die gegenüberliegende Seite abgebildet.1 Die Ursache ist Unterabtastung (Aliasing): Signale außerhalb des FOV liegen über der Nyquist-Grenze und werden interpretiert, als wären sie niederfrequent, und „wickeln“ sich an den fernen Bildrand. Es tritt typischerweise entlang der Phasenkodierrichtung auf; verringert durch Vergrößern des FOV oder Anlegen eines Anti-Aliasing-Sättigungspulses außerhalb.1

FOVaußerhalb FOV(rechte Seite)rechte Anatomie „faltet“ nach links
Anatomie, die nicht ins FOV passt, wird wegen Unterabtastung auf den gegenüberliegenden Rand abgebildet. Abhilfe: ein größeres FOV oder ein Anti-Aliasing-Sättigungspuls.1
In der Klinik
Bei zervikalen oder Extremitätenuntersuchungen mit kleinem FOV kann Anatomie außerhalb des FOV (eine Nase, der gegenüberliegende Arm) auf die Region von Interesse falten und eine Pathologie verdecken oder vortäuschen. Ein größeres FOV oder ein Sättigungspuls verhindert dies.

Bewegung und Ghosting

Bewegung ist das häufigste und auffälligste Artefakt der MRT: willkürliche/unwillkürliche Bewegung und Fluss (Blut, Liquor).1 Die lange Aufnahmezeit mancher Sequenzen erhöht die Wahrscheinlichkeit von Bewegungsunschärfe und Kontrastverlust. Bewegungsartefakte treten überwiegend entlang der Phasenkodierrichtung auf, weil benachbarte Phasenkodiermessungen im k-Raum durch ein TR-Intervall (das 3.000 ms oder länger betragen kann) getrennt sind, sodass selbst geringe Bewegung die aufgezeichnete Phase über diese Zeit verändert.1 Das visuelle Ergebnis sind schwache Kopien entlang der Phasenkodierrichtung — Ghosting. Die Frequenzkodierrichtung ist weniger betroffen. Die einfachste Abhilfe ist, die Phasen- und Frequenzkodiergradienten (PEG/FEG) zu vertauschen, um die Geisterbilder von der Region von Interesse wegzuschieben.1

In der Klinik
Geisterbilder von Atem- und Gefäßpulsation können sich entlang der Phasenkodierrichtung über Organe legen; die Aortenpulsation etwa kann eine falsche Erscheinung erzeugen, die zu Fehlinterpretation führt. Ein Vertauschen von Phasen- und Frequenzkodierrichtung schiebt das Geisterbild von der Region von Interesse weg.

Ringing (Gibbs)

Ringing (das Gibbs-Phänomen) ist eine Reihe schwacher paralleler Linien nahe scharfen Grenzen.1 Ihre Ursache ist das Fehlen hochfrequenter Signale im k-Raum, die zur Darstellung eines scharfen Übergangs nötig wären; es ist daher bei kleinen Matrixgrößen (z. B. 128 statt 256) ausgeprägter.1 Es tritt typischerweise an der Schädel-Hirn-Grenze auf, und das Erhöhen der Matrixgröße ist die direkteste Lösung.

In der Klinik
Ringing entlang des Rückenmarks kann eine falsche Zentralkanal-Erscheinung (eine Pseudo-Syringomyelie) vortäuschen — ein klassischer Fallstrick. Das Erhöhen der Matrixgröße löst die Linien auf.

HF und Maschine

HF-Störungen hinterlassen ihre eigenen Muster: Schmalbandrauschen erzeugt ein Zipper-Muster senkrecht zur Frequenzkodierrichtung, während Breitbandrauschen ein Fischgrät (herringbone)-Muster erzeugt.1 Die Abhilfe ist eine sachgerechte Standortplanung und HF-Abschirmung des Raums mit einem Faraday-Käfig.1 Da es sich um Maschinen-/Umweltartefakte handelt, liegen ihre Lösungen auf der technischen und qualitätssichernden Seite.

Weitere Artikel
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Quellen

  1. Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins, 2011. §13.5 MR Artifacts (s.475–486): sınıflama — makine/hasta/sinyal işleme (s.475); manyetik duyarlılık (susceptibility) — doku–hava arayüzü ve metal, T2* faz kaybı (s.475–476, Şekil 13-24); hareket artefaktları — faz kodlama yönü, akış (kan/BOS), hayalet (ghosting), PEG/FEG değişimi (s.480, Şekil 13-29); kimyasal kayma (s.480); halkalanma/Gibbs — matris boyutu (s.484, Şekil 13-37); katlanma/wraparound (s.485–486, Şekil 13-38); RF zipper/herringbone ve Faraday kafesi (s.477–478, Şekil 13-44). Sayfa numaraları bu baskıya aittir.
  2. IAEA. Diagnostic Radiology Physics: A Handbook for Teachers and Students (STI/PUB/1564), 2014 — MR fiziği, kalite güvencesi ve artefaktlar (Bölüm 14). iaea.org
  3. Genel artefakt çerçevesi için bkz. Görüntü Artefaktları Nedir?; MR'ın çalışma prensibi için bkz. Modaliteler Nasıl Görür?
Hinweis: Dieser Inhalt dient der Ausbildung; für klinische Entscheidungen oder die Einhaltung von Vorschriften konsultieren Sie eine qualifizierte Medizinphysik-Expertin bzw. einen Experten sowie die geltenden Bestimmungen.

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