BT'de gördüğümüz her koyu bant, her parlak çizgi ya da her "lezyon" hastaya ait değildir. Polikromatik X-ışını demeti, dedektör dizisi, rekonstrüksiyon algoritması ve dönen-kayan sarmal geometri; her biri kendine özgü bir artefakt üretebilir. Bu yazı, genel artefakt rehberimizin BT'ye ayrılmış derinlemesidir: artefaktları IAEA'nın sınıflamasıyla düzenli biçimde ele alır, her birini fiziğiyle açıklar ve azaltma yolunu gösterir.
Artefaktları sınıflama
IAEA, BT artefaktlarını kaynağına göre üçe ayırır:2
- Edinim (acquisition) kaynaklı: Bozuk dedektör elemanı (halka), yetersiz örnekleme (Moiré), dedektör artık parıltısı (afterglow), demet sertleşmesi.
- Rekonstrüksiyon kaynaklı: Görünüm örtüşmesi (view aliasing), koni-ışın, sarmal interpolasyon (windmill).
- Hasta kaynaklı: Hareket, metal implant, kooperasyon eksikliği.
Bu ayrım yalnızca akademik değildir: artefaktın kökenini bilmek, onu hangi yolla (kalibrasyon mı, parametre mi, hasta yönetimi mi) düzelteceğini söyler.
Demet sertleşmesi
Standart filtreli geri-projeksiyon, spektrumun polikromatik doğasını tam hesaba katmaz; kalınlığa bağlı zayıflatmayı tek bir "etkin" lineer zayıflatma katsayısıyla ele alır.1 Yoğun doku (kompakt kemik, kalsifikasyon, metal) içinden geçen demette düşük enerjili fotonlar önce soğurulur; demetin ortalama enerjisi yükselir — yani "sertleşir".1 İki tipik sonucu vardır: homojen bir nesnenin merkezine doğru değerin düşmesi (çanaklaşma / cupping) ve iki yoğun yapı (örneğin çift kalça protezi) arasında koyu kama/ağsı bant.1 BT tarayıcıları demeti ön-sertleştirme filtresiyle (örn. ~10 mm Al eşdeğeri) sertleştirir; ayrıca rekonstrüksiyonda arama tablosu (LUT) düzeltmesi ve su fantomuyla kalibrasyon uygulanır.3
Metal artefaktı
Bir bölgenin zayıflatması dedektörün dinamik aralığını aştığında çizgilenme oluşur.1 Metal protez ışını neredeyse tamamen soğurduğunda bu en şiddetli hâlini alır ve metale özgü yıldız patlaması (star-burst) — metalden dışa doğru ışınsal parlak/koyu çizgiler — ortaya çıkar.23 Klasik kaynaklar metalik diş dolguları, kalp pili/nörostimülatör implantları, mermi parçaları ve ortopedik protezlerdir. Yüksek yoğunluklu nesnenin hareketi (çene oynatma, yutkunma) çizgilenmeyi belirgin biçimde artırır.1 Rekonstrüksiyonda anormal yüksek soğurma değerlerine tepe-değer eşikleme uygulanarak kısmi düzeltme yapılabilir; modern sistemlerde buna metal artefakt azaltma (MAR) algoritmaları eklenir.3
Kısmi hacim etkisi
Kalın kesit kullanıldığında, voksel z ekseni boyunca farklı yoğunluktaki dokuları birlikte kapsayabilir; voksel değeri lineer zayıflatma katsayılarının ortalaması olur.2 Sonuçta küçük, yüksek yoğunluklu bir nesne daha büyük ve daha düşük yoğunluklu görünebilir — örneğin kalın kesitte kortikal kemiğe bakıldığında.2 Çok kesitli BT (MDCT) ile ince kesit (örn. ~1,25 mm) bu etkiyi büyük ölçüde azaltmıştır; aynı bölgeyi farklı düzlemde (aksiyel + koronal) görüntülemek de kısmi hacmi gerçek bulgudan ayırmaya yardım eder.14
Hareket artefaktları
Hasta hareketi, yutkunma ya da solunum; çizgilenme ve bulanıklık üretir ve özellikle yüksek yoğunluklu nesnelerin yanında belirginleşir.1 Hastayı doğru yönlendirmek ve nefes tutturmak (özellikle gövde taramalarında) çoğunu önler; ancak kalp hareketi ve damar pulsasyonu önlenemez.2 Bu yüzden koroner arter ya da aort taramaları en iyi zamansal çözünürlük için optimize edilmelidir. Klinik olarak kritik bir uyarı: aort pulsasyonu, gerçekte olmayan bir aort diseksiyonunu taklit eden artefakt üretebilir; artefakt olarak tanınmazsa hasta için ciddi sonuç doğurabilir.2
Halka (ring) artefaktı
Bir ya da daha fazla dedektör elemanının bozuk ya da dengesiz yanıt vermesi, görüntüde isocenter çevresinde eş-merkezli bir halka (ya da nesneler etrafında halo) üretir.23 Üçüncü-kuşak (dönen dedektör) geometride tek bir hatalı elemanın hatası, her açıda aynı yarıçapa düştüğü için bir daire çizer. Dedektörlerin enerji bağımlılığındaki dengesizlik de benzer halkalar yaratır.4 Çözüm donanım kaynaklıdır: dedektör kalibrasyonu, ısınma/dengelenme süresi ve arızalı elemanın onarımı.3
Sarmal ve koni-ışın
1989'da gelen sarmal (helical) BT — dönen tüp + kayan masa — tarama süresini kısalttı ve hacimsel görüntülemeyi mümkün kıldı; ama kendine özgü artefaktlar getirdi.2 Bunların en bilineni windmill (yel değirmeni) artefaktıdır: z ekseni boyunca yetersiz örnekleme ve sarmal interpolasyon nedeniyle, yüksek kontrastlı yapıların yakınında kesitten kesite dönen pinwheel deseni belirir.2 Çok-kesitli geniş koni açısında ise z ekseni yetersiz örneklenir ve koni-ışın artefaktı (yoğun yapılar arası sahte bağlantılar) oluşur; çözüm daha tam bir veri seti / daha küçük koni açısıdır.1 Bu artefaktlar pitch (adım) ve rekonstrüksiyon seçimiyle yönetilir.
Artefaktı azaltmak
Köken belli olunca çözüm de bellidir:
- Demet sertleşmesi: ön-sertleştirme filtresi, LUT düzeltmesi, su fantomu kalibrasyonu.3
- Metal: tepe-değer eşikleme ve MAR algoritmaları; mümkünse implantı FOV/gantri açısı dışına almak.3
- Kısmi hacim: ince kesit (MDCT) ve çok düzlemli (aksiyel+koronal) değerlendirme.1
- Hareket: kısa rotasyon süresi, nefes tutma, kardiyak için en iyi zamansal çözünürlük; aort pulsasyonunu artefakt olarak tanımak.2
- Halka: dedektör kalibrasyonu, ısınma süresi, arızalı eleman onarımı.3
- Sarmal/koni-ışın: uygun pitch, örnekleme ve rekonstrüksiyon stratejisi.1
Ortak ilke şudur: artefaktı azaltmak kadar tanımak önemlidir. Bir aort diseksiyonu taklidi ya da kısmi hacimle "büyümüş" bir kalsifikasyon, ancak fizikçi–radyolog iş birliğiyle güvenle ayrılır.
Kaynaklar
- 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).