Auflösung Quiz des Monats - Artefakte Edition

  • Datum:
    01.05.2019

Gewinner ist A.F. aus Berlin.

Um was für ein Artefakt handelt es sich hier?

Wie nennt man das Phänomen der sich wiederholenden Streifen?
Welche Maßnahme wäre geeignet, um solchen Artefakten vorzubeugen?

Es handelt sich um Atemartefakte. Bei den sich regelmäßig wiederholenden Artefakten mit überlagerten Geisterbildern spricht man auch von ‚Ghosting’. Atemgating mittels Atemgurt kann helfen, sie zu vermeiden.

Abgebildet ist ein Atemartefakt als Beispiel für ein häufig auftretendes Bewegungsartefakt. Es sind die charakteristischen Geisterbilder („ghosting“) der bewegten und signalreichen Bildanteile zu sehen, die dem eigentlichen Bild überlagert scheinen. Solche Geisterbilder treten immer in Phasenrichtung (hier anterior-posterior) auf. Ursache hierfür ist, dass die Bewegung stattfindet, während in der Phasenrichtung noch Daten gesammelt und im k-Raum abgelegt werden. Bewegte Körperanteile werden dann mit falscher bzw. nicht eindeutiger Phaseninformation im k-Raum abgelegt und nach der Rekonstruktion an falschen Stellen in der Phasenrichtung des MRT-Bildes zugeordnet. Die regelmäßige Atembewegung führt zu Geisterbildern mit regelmäßigem Abstand zueinander.

Atemartefakte erkennen

Bei MRT-Aufnahmen im Thoraxbereich zeigen sich oftmals auffallende und sich regelmäßig wiederholende Artefakte mit überlagerten Geisterbildern („ghosting“) der Thoraxwand und des subkutanen Fettgewebes. Es handelt sich um Atemartefakte. Die mehrfachen Bildstörungen werden dem eigentlichen MRT-Bild dabei in Phasenrichtung überlagert.

Atemartefakte erklären

Ursächlich für solche Atemartefakte ist die Atembewegung im Thorax während der MRT- Datenakquisition. Wird eine abzubildende Körperregion während der Datenakquisition bewegt, so kann es zu einer Fehlkodierung von MRT-Signalen kommen. Während die Datenakquisition in der Frequenzrichtung des Bildes sehr schnell mit einer Echozeit in wenigen Millisekunden abgeschlossen ist, dauert die gesamte MRT-Datenakquisition in der Phasenrichtung durch wiederholte Messungen entsprechend der Repetitionszeit und der Bildmatrix sehr viel länger und ist damit anfällig für zwischenzeitliche Bewegungen. Durch die periodische Atembewegung kommt es dann zu teilweisen Mehrfachabbildungen, den Geisterbildern in Phasenrichtung des Bildes.

Atemartefakte eliminieren

Atemartefakten kann durch entsprechende Aufklärung und Vorbereitung des Patienten und durch eine möglichst bequeme Lagerung vorgebeugt werden. Atemartefakte können durch Sequenzen in Atemanhalte oder durch die Nutzung eines Atemgurts reduziert werden. Atemgating mittels Atemgurt oder Navigator-Sequenzen helfen dabei, die Atembewegung des Patienten mit der MRT-Datenakquisition zu synchronisieren. Für MRT-Aufnahmen, deren Akquisitionszeit eine Atempause überschreitet, werden auch zunehmend Sequenzen mit radialer k-Raum-Füllung und inhärenter Bewegungskorrektur angeboten.

Das Beispiel stammt aus der Broschüre „Artefakte in der MRT – Erkennen, Erklären, Eliminieren“ von Harald H. Quick. Bei Interesse sprechen Sie Ihren Außendienstmitarbeiter von Bayer Vital an.

Gewinner ist R.B. aus Kirchen/Sieg

Warum heißen solche Artefakte „Pulsationsartefakte“?

Welche Aussage zu Pulsationsartefakten ist RICHTIG?
Welche Maßnahme wäre geeignet, um Pulsationsartefakten vorzubeugen?

Die Blutpulsation in den Beckengefäßen führt in diesem Fall zu Pulsationsartefakten, die der transaxialen Beckenaufnahme überlagert sind. Pulsationsartefakte treten, ebenso wie andere Bewegungsartefakte, immer in Phasenrichtung (hier anterior-posterior) auf. Durch die pulsierende Bewegung des Blutstroms bilden sich viele diskrete und signalreiche Artefakte oberhalb und unterhalb der ursächlichen Gefäße in Phasenrichtung aus.

Pulsationsartefakte erkennen

Bei transversalen Aufnahmen im Thorax, Abdomen, Becken und in den Beinen zeigen sich oftmals Pulsationsartefakte ausgehend von der Aorta und von größeren Arterien, die sich im Bildfeld befinden (Abbildung). Erkennen lässt sich ein Pulsationsartefakt anhand von regelmäßig wiederholten, dabei äquidistanten und signalreichen Doppelbildern in Phasenrichtung oberhalb und unterhalb von pulsierenden Arterien.

Pulsationsartefakte erklären

Arterielles Blut und Liquor stellen sich in vielen Sequenzen signalreich dar. Beide Flüssigkeiten unterliegen ständiger pulsierender Bewegung. Bei transversalen MRT-Aufnahmen pulsiert das Blut senkrecht durch die Bildebene, während die für die MRT-Bildgebung not- wendigen Gradienten geschaltet werden. Dabei erfährt das Blut- oder Liquor-Signal eine Phasenänderung. Während der sequentiellen Akquisition einzelner k-Linien in Phasenrichtung werden nun die pulsierenden Signal-Bestandteile in Phasenrichtung wiederholt und äquidistant an falscher Stelle im Bild kodiert überlagert dargestellt. Es zeigen sich die für Pulsationsartefakte typischen signalreichen Mehrfachabbildungen in Phasenrichtung.

Pulsationsartefakte eliminieren

Pulsationsartefakte lassen sich beispielsweise durch die Verwendung einer EKG-Triggerung unterbinden, wobei die MRT-Bildakquisition mit der Herzfrequenz des Patienten synchronisiert wird. Weniger aufwendig und oftmals praktikabler ist die Verwendung von sogenannten HF-Sättigungspulsen vor oder hinter der Bildgebungsschicht, um arterielles und venöses Blutsignal während der MRT-Aufnahme abzusättigen. Da Pulsationsartefakte immer in der Phasenrichtung auftreten, können durch das Vertauschen der Frequenz- und der Phasenrichtung Artefakte mitunter in eine weniger störende Bildrichtung verschoben werden.

Das Beispiel stammt aus der Broschüre „Artefakte in der MRT – Erkennen, Erklären, Eliminieren“ von Harald H. Quick. Bei Interesse sprechen Sie Ihren Außendienstmitarbeiter von Bayer Vital an.

Gewinnerin ist S.R. aus L.

Welche Beschreibung trifft auf diese Artefakte am ehesten zu? 
Wie heißen diese Artefakte? 
Welche Maßnahme wäre geeignet, um solchen Artefakten vorzubeugen?

Es handelt sich um Flussartefakte, gekennzeichnet durch diffuse Bewegungsartefakte im Herzbereich. Die Synchronisierung der MRT-Aufnahme mit dem Herzschlag durch EKG-Triggerung hilft, die diffusen Bewegungsartefakte und Flussartefakte zu eliminieren. Mangels Synchronisierung der MRT-Bildaufnahme mit dem Herzschlag zeigen sich im Herzbereich diffuse Bewegungsartefakte. Zusätzlich sind dem Bild Flussartefakte in Phasenrichtung (hier anterior-posterior) diffus überlagert. Das Herz schlägt zwar regelmäßig, jedoch ist diese Bewegung sehr komplex, so dass sich in diesem Fall keine diskreten Pulsationsartefakte zeigen.

Flussartefakte erkennen

In der Nähe von allen Gefäßen und insbesondere bei MRT-Aufnahmen des Herzens können sich Flussartefakte ausbilden. Es handelt sich dabei um unregelmäßige und diffuse, dabei signalreiche Bildstörungen, die sich in Phasenrichtung ausbreiten und das eigentliche MRT-Bild überlagern. Im Gegensatz zu den Pulsationsartefakten treten die nicht-periodischen Flussartefakte eher in Form von signalreichen Verschmierungen – und weniger als diskrete Geisterbilder auf.

Flussartefakte erklären

Eher gleichmäßig fließendes Blut in Venen und Arterien sowie im Herzen stellt eine Bewegung in einem Teilbereich einer MRT-Aufnahme dar. Während der sequentiellen Akquisition einzelner k-Linien führt Blutfluss zu diffusen und signalreichen Strukturen in Phasenrichtung des MRT-Bildes. Anders als bei der Pulsation haben wir es nicht mit einer periodischen Bewegung zu tun. Diese Bewegungsart führt nicht zu diskreten Geisterbildern, sondern eher zu Verschmierungen und Unschärfe des Bildes.

Flussartefakte eliminieren

Flussartefakte lassen sich ähnlich wie Pulsationsartefakte ganz pragmatisch durch die Verwendung von HF-Sättigungspulsen vor- oder hinter der Bildgebungsschicht unterbinden. Ziel dabei ist es, das ansonsten helle Blutsignal durch die HF-Pulse abzusättigen, so dass es ohne Signal keine störenden Artefakte im eigentlichen MRT-Bild erzeugen kann. Insbesondere im Herz/Thoraxbereich bietet sich die EKG-Triggerung zur Eliminierung von Bewegungs- und Flussartefakten an.

Das Beispiel stammt aus der Broschüre „Artefakte in der MRT – Erkennen, Erklären, Eliminieren“ von Harald H. Quick. Bei Interesse sprechen Sie Ihren Außendienstmitarbeiter von Bayer Vital an.

Gewinnerin ist K.S. aus Paderborn.

Was bezeichnet man als „chemische Verschiebung“?

Welches Phänomen ist typisch für Artefakte durch chemische Verschiebung?
Wie verläuft die Frequenzrichtung in unserem Beispiel? 
Welche Maßnahme wäre geeignet, um solchen Artefakten vorzubeugen?

Als „chemische Verschiebung“ bezeichnet man die Verschiebung von Fett- und Wassersignal in Frequenzrichtung. Typisch für solche Artefakte sind helle Randsäume an Gewebe- oder Organgrenzen im Wechsel mit Signalauslöschungen. Die Frequenzrichtung verläuft in diesem Bildbeispiel von anterior nach posterior. Artefakte aufgrund von chemischer Verschiebung können effektiv reduziert werden, wenn die Auslesebandbreite in Frequenzrichtung erhöht wird.

Demonstration der chemischen Verschiebung zwischen Fett- und Wassersignal an einer sagittalen Knie-MRT bei 1,5 Tesla. Die Frequenzrichtung verläuft von anterior nach posterior also von links nach rechts in den gezeigten Bildern. Es handelt sich um eine T1-gewichtete TSE-Sequenz. In (A) wurde eine niedrige Bandbreite (BW) von 40 Hz/Pixel gewählt. Bei einer chemischen Verschiebung von 220 Hz (1,5 Tesla) ergibt sich hier eine Verschiebung von Fett- und Wassersignal um 5,2 Pixel. In (B) wurde eine hohe Bandbreite von 445 Hz/Pixel gewählt. Damit reduziert sich die chemische Verschiebung in diesem Beispiel auf 0,5 Pixel.

Pfeile in (A) zeigen, wie das fetthaltige Signal des Knochenmarks in der Kniescheibe und im distalen Femurkopf nach links verschoben wird. Es bilden sich linksseitig helle Signalüberlagerungen aus, während sich rechtsseitig ein dunkler Randsaum ausbildet. Das MRT-Bild mit hoher Bandbreite (B) zeigt die realen Verhältnisse mit nur wenig verschobenem Fett- und Wassersignal. Abgesehen von den diskreten Artefakten wirkt das gesamte Bild klarer, detailreicher und weniger verschwommen. Die Verwendung einer höheren Bildbandbreite bewirkt jedoch eine Abnahme des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, was sich in (B) an der Rauschzunahme zeigt.

Chemische Verschiebung erkennen

Artefakte aufgrund der sogenannten chemischen Verschiebung zeigen sich häufig als reliefartige Kantenstruktur an Organgrenzen und überall an den Übergängen von fett- und wasserhaltigen Gewebsgrenzen. Durch eine oft nur geringfügige Verschiebung von Fett- und Wassersignal in Frequenzrichtung bilden sich zu einer Seite hin signalhelle Überlagerungen und zur gegenüberliegenden Seite hin Signalauslöschungen aus (Abbildungen).

Chemische Verschiebung erklären

Wasserstoffprotonen, die in wasser- und fetthaltigen Geweben eingebunden sind, haben eine geringfügig unterschiedliche Resonanzfrequenz. Bei 1,5 Tesla liegt die Resonanzfrequenz von fetthaltigen Geweben etwa um 220 Hz niedriger als die von wasserhaltigen Geweben. Bei 3,0 Tesla ist diese Frequenzdifferenz mit etwa 440 Hz doppelt so groß. Entlang der Frequenzrichtung des MRT-Bildes werden Fett- und Wasserbestandteile entsprechend verschoben zueinander abgebildet – auch dann, wenn sie eigentlich aus dem gleichen Ort resultieren.

Dieser Effekt der chemischen Verschiebung der beiden Signale ist umso größer, je kleiner die in Frequenzrichtung bei der Bildakquisition verwendete Bandbreite ist. Artefakte durch chemische Verschiebung zeigen sich beispielsweise an Gewebe- oder Organgrenzen charakteristisch durch helle Randsäume im Wechsel mit Signalauslöschungen. Die direkte Abhängigkeit der Frequenzdifferenz zwischen Fett und Wasser von der verwendeten Magnetfeldstärke erklärt, warum diese Artefakte bei der 3,0-Tesla-MRT prinzipiell doppelt so stark ausgeprägt sind im Vergleich zur 1,5-Tesla-MRT.

Chemische Verschiebung eliminieren

Artefakte aufgrund von chemischer Verschiebung können effektiv reduziert werden, wenn die Auslesebandbreite in Frequenzrichtung erhöht wird. Dadurch wird die Verschiebung verkleinert, bis sie nicht mehr stört. Die Erhöhung der Bandbreite reduziert jedoch auch das erzielbare SNR. Eine andere Maßnahme zur Artefaktvermeidung ist die Verwendung von Fettsättigungstechniken. Durch Eliminierung des Fettsignals kann es nicht mehr zu störenden Signalüberlagerungen und Verschiebungen kommen. Als dritte Maßnahme bleibt immer noch der Tausch von Frequenz- und Phasenrichtung bei der Bildakquisition. Damit kann das vermeintliche Artefakt durch chemische Verschiebung als solches verifiziert werden und stört vielleicht weniger die Diagnostik.