En TC, no toda banda oscura, línea brillante o «lesión» pertenece al paciente. El haz de rayos X policromático, la matriz de detectores, el algoritmo de reconstrucción y la geometría helicoidal de rotación-traslación pueden producir, cada uno, su propio artefacto. Esta es la profundización en TC que acompaña a nuestra guía general de artefactos: organiza los artefactos según la clasificación de la IAEA, explica la física de cada uno y muestra cómo reducirlo.
Clasificar los artefactos
La IAEA divide los artefactos de TC por su origen en tres grupos:2
- De la adquisición: un elemento de detector defectuoso (anillo), submuestreo (Moiré), luminiscencia residual del detector (afterglow), endurecimiento del haz.
- De la reconstrucción: solapamiento de proyecciones (view aliasing), haz cónico, interpolación helicoidal (windmill).
- Del paciente: movimiento, implantes metálicos, falta de cooperación.
Esta división no es solo académica: conocer el origen de un artefacto indica cómo corregirlo — calibración, elección de parámetros o manejo del paciente.
Endurecimiento del haz
La retroproyección filtrada estándar no tiene en cuenta por completo el espectro policromático; trata la atenuación dependiente del grosor con un único coeficiente de atenuación lineal «efectivo».1 En un haz que atraviesa tejido denso (hueso compacto, calcificación, metal), los fotones de baja energía se absorben primero, de modo que la energía media del haz aumenta — se «endurece».1 Hay dos resultados típicos: la caída del valor hacia el centro de un objeto homogéneo (efecto de copa / cupping) y una banda oscura en cuña/red entre dos estructuras densas (p. ej. prótesis de cadera bilaterales).1 Los escáneres de TC preendurecen el haz con filtración añadida (p. ej. ~10 mm de equivalente de Al); la reconstrucción también aplica una corrección por tabla de consulta (LUT) y una calibración con maniquí de agua.3
Artefacto metálico
Las estrías aparecen cuando la atenuación de una región supera el rango dinámico del detector.1 Cuando una prótesis metálica absorbe el haz casi por completo, esto alcanza su forma más grave — la estrella (star-burst) propia del metal: líneas brillantes/oscuras que irradian del metal hacia fuera.23 Las fuentes clásicas son los empastes dentales metálicos, los implantes de marcapasos/neuroestimuladores, los fragmentos de bala y las prótesis ortopédicas. El movimiento del objeto de alta densidad (mover la mandíbula, tragar) amplifica notablemente las estrías.1 La reconstrucción puede corregir en parte los valores de absorción anormalmente altos mediante umbralización de los valores de pico; los sistemas modernos añaden algoritmos de reducción de artefacto metálico (MAR).3
Efecto de volumen parcial
Con un corte grueso, un vóxel puede abarcar tejidos de distinta densidad a lo largo del eje z; el valor del vóxel se convierte en el promedio de sus coeficientes de atenuación lineal.2 Como resultado, un objeto pequeño y de alta densidad puede parecer mayor y de menor densidad — por ejemplo, al mirar el hueso cortical en cortes gruesos.2 La TC multicorte (MDCT) con cortes finos (p. ej. ~1,25 mm) lo ha reducido en gran medida; obtener imágenes de la misma región en otro plano (axial + coronal) también ayuda a separar el volumen parcial de un hallazgo real.14
Artefactos de movimiento
El movimiento del paciente, la deglución o la respiración producen estrías y borrosidad, más marcadas junto a objetos de alta densidad.1 Instruir bien al paciente y mantener la apnea (sobre todo en estudios del tronco) evita la mayoría; pero el movimiento cardíaco y la pulsación vascular no se pueden evitar.2 Por eso los estudios coronarios o aórticos deben optimizarse para la mejor resolución temporal. Una advertencia clínicamente crítica: la pulsación aórtica puede producir un artefacto que imita una disección aórtica que no existe; si no se reconoce como artefacto, puede tener consecuencias graves para el paciente.2
Artefacto en anillo
Cuando uno o más elementos del detector responden de forma defectuosa o desequilibrada, la imagen muestra un anillo concéntrico alrededor del isocentro (o un halo en torno a los objetos).23 En la geometría de tercera generación (detector rotatorio), el error de un único elemento defectuoso cae en el mismo radio en cada ángulo, de modo que traza un círculo. El desequilibrio en la dependencia energética de los detectores crea anillos similares.4 La solución está en el lado del equipo: calibración del detector, tiempo de calentamiento/equilibrado y reparación del elemento defectuoso.3
Helicoidal y haz cónico
La TC helicoidal (espiral) — un tubo rotatorio más una mesa en movimiento, introducida en 1989 — acortó el tiempo de barrido y permitió la imagen volumétrica, pero trajo sus propios artefactos.2 El más conocido es el artefacto windmill (molino de viento): por el submuestreo a lo largo de z y la interpolación helicoidal, aparece un patrón de rueda giratoria cerca de las estructuras de alto contraste al desplazarse por los cortes.2 Con ángulos de cono multicorte grandes, z queda submuestreado y se forma un artefacto de haz cónico (conexiones falsas entre estructuras densas); la solución es un conjunto de datos más completo / un ángulo de cono menor.1 Estos artefactos se gestionan con la elección del pitch (factor de paso) y de la reconstrucción.
Reducir los artefactos
Una vez conocido el origen, la solución es clara:
- Endurecimiento del haz: filtración de preendurecimiento, corrección por LUT, calibración con maniquí de agua.3
- Metal: umbralización de picos y algoritmos MAR; cuando sea posible, mantener el implante fuera del FOV/ángulo de gantry.3
- Volumen parcial: cortes finos (MDCT) y valoración multiplanar (axial+coronal).1
- Movimiento: tiempo de rotación corto, apnea, mejor resolución temporal para el estudio cardíaco; reconocer la pulsación aórtica como artefacto.2
- Anillo: calibración del detector, tiempo de calentamiento, reparación del elemento defectuoso.3
- Helicoidal/haz cónico: pitch, muestreo y estrategia de reconstrucción adecuados.1
El principio común: reconocer un artefacto importa tanto como reducirlo. Una imitación de disección aórtica, o una calcificación «agrandada» por el volumen parcial, solo se distinguen con seguridad de un hallazgo real mediante la colaboración físico/a-radiólogo/a.
Referencias
- Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins, 2011. §10.6 CT Image Artifacts (s.367–370): demet sertleşmesi (Şekil 10-64; çift kalça implantı Şekil 10-65), çizgilenme/metal (Şekil 10-66), görünüm örtüşmesi (Şekil 10-67), kısmi hacim (Şekil 10-68), koni-ışın (Şekil 10-69). Sayfa numaraları bu baskıya aittir.
- IAEA. Diagnostic Radiology Physics: A Handbook for Teachers and Students (STI/PUB/1564), 2014. Bölüm 11 (Computed Tomography): artefakt sınıflaması — edinim/rekonstrüksiyon/hasta kaynaklı (s.288); halka artefaktı ve bozuk dedektör elemanları (Şekil 11.25, s.288); kısmi hacim (z ekseni ortalaması, s.288); demet sertleşmesi ve metal artefaktı (s.288–289); sarmal BT ve windmill artefaktı (§11.5.3, s.274–275); hareket — aort pulsasyonunun diseksiyonu taklit etmesi (s.289). iaea.org
- Dowsett DJ, Kenny PA, Johnston RE. The Physics of Diagnostic Imaging, 2nd ed. Hodder Arnold, 2006. Bölüm 14 (CT): metal artefakt girişimi — yıldız patlaması (star-burst) ve tepe-değer eşikleme düzeltmesi (s.399, Şekil 14.18c); dedektör düzgünsüzlüğü → halka/halo (s.399); demet sertleşmesi ve LUT düzeltmesi, su fantomuyla kalibrasyon (s.395).
- Hendee WR, Ritenour ER. Medical Imaging Physics, 4th ed. Wiley-Liss, 2002. Dedektör dengesizliği/enerji bağımlılığına bağlı halka artefaktları ve ince kesitle azalan kısmi hacim etkisi (çapraz doğrulama).