а) Терминология:
1. Сокращения:
• Удельный коэффициент поглощения (specific absorbed radiation, SAR), спинномозговая жидкость (СМЖ), радиочастотный (РЧ)
2. Синонимы:
• «Ложное изображение», артефакт Гиббса, «расплывание» изображения
3. Термины:
• МР артефакты - это искажения изображения, которые могут симулировать ту или иную патологию
б) МРТ:
1. Общие характеристики:
• Наиболее значимый диагностический признак:
о Артефактные «псевдоизменения» обычно характеризуются причудливым видом и не похожи на какие-либо анатомические образования ни внешне, ни по своей локализации
• Локализация:
о Могут обнаруживаться в любом отделе позвоночника:
- МР-картина зависит от типа регистрируемого артефакта
• Размеры:
о Вариабельны
• Морфология:
о Достаточно необычна и выглядит нефизиологичной или неанатомичной:
- Артефакты при МРТ регистрируются достаточно часто
- К счастью большинство из них достаточно типичны по своим проявлениям, поэтому подготовленный специалист, знающий о ихсущесгвовании, легко их отличит отанатомических структур
о Артефакты движения на КТ в отличие от MP-артефактов нередко напоминают переломы позвонков или врожденные аномалии
(Слева) Аксиальное Т2-ВИ: у пациента с фиксированным спинным мозгом виден классический артефакт химического сдвига ЕВ, подтверждающий наличие жировой ткани в нити спинного мозга. Характер чередования гипер-и гипоинтенсивных участков свидетельствует о передне-заднем направлении оси частот.
(Справа) На аксиальном Т2-ВИ хорошо заметен выраженный артефакт химического сдвига внутри дурального мешка ЕВ и в дуральных воронках спинномозговых нервов, свидетельствующий о наличии воды (СМЖ в дуральных воронках) и жировой ткани (эпидуральная клетчатка) в соседних вокселях. Ось частот направлена справа налево.
(Слева) МРТ, на фронтальном Т2-ВИ отмечается артефактное наложение жировой клетчатки спины на грудной отдел по звоночника. Выраженность подобных артефактов можно уменьшить путем увеличения размеров поля сканирования (FOV), правда ценой снижения пространственного разрешения, если одновременно не увеличить число шагов кодирования фазы.
(Справа) На аксиальном Т1-ВИ видны многочисленные артефакты движения, связанные с дыхательными движениями брюшной стенки и позвоночника, а также отражение фазы позади спины.
(Слева) МРТ, Т2-ВИ, сагиттальная проекция: потеря сигнала и снижение качества изображения верхнегрудного отдела позвоночника, являющееся следствием некорректного включения спинальных магнитных катушечных элементов. Также хорошо виден артефакт «молния», проходящий в краниокаудальном направлении.
(Справа) МРТ, Т1-ВИ, сагиттальная проекция: выраженное искажение изображения нижне-фронтальных отделов головного мозга и тканей лица, связанное с наличием у пациента металлических зубных протезов.
(Слева) Сагиттальное Т1 -ВИ: пациент с супраселлярной краниофарингиомой после операции. Исследование выполнено с целью динамического наблюдения у пациента с метастатической диссеминацией процесса: выявлен метастаз опухоли, расположенный кпереди от моста.
(Справа) Т1-ВИ в режиме C+FS этого же пациента: выраженная полоса артефакта восприимчивости, связанная с неоднородным усилением сигнала жировой ткани и, к сожалению, практически полностью закрывающая собой известный имплантационный метастаз опухоли.
(Слева) МРТ, Т1-ВИ, сагиттальная проекция: выраженные радиочастотные шумы, создающие горизонтальные полосы на изображении, несколько снижающие качество изображения. Обратите также внимание на незавершенный артефакт «молния» в нижней части картинки.
(Справа) На этом аксиальном Т2-ВИ грудного отдела позвоночника в верхней части картинки виден артефакт «молния». Как и большинство других аналогичных артефактов, этот серьезным образом не сказывается на диагностической ценности исследования.
(Слева) На Т1 -ВИ, выполненном у некомплаентного находящегося в делириозном состоянии пациента, видны множественные артефакты движения, значительно ухудшающие качество изображения и делающие исследование неинформативным. Очень важно даже не пытаться что-либо прочесть по таким изображениям, поскольку артефакты могут как симулировать, так и перекрывать собой те или иные патологические изменения.
(Справа) На данном аксиальном Т2-ВИ в режиме C+FS видны выраженные артефакты движения, расположенные вдоль передне-задней оси и отражающие дыхательные движения брюшной стенки. Также здесь регистрируются ложные изображения аорты.
(Слева) На аксиальном Т2-ВИ видны периодически повторяющиеся артефакты кодирования фазы, представляющие собой изображения дурального мешка, симулирующие образования печени и селезенки. Расстояние между дуральным мешком и артефактными его «призраками» в точности одинаковое, что является характерным для периодического артефакта ложных изображений. Зная это, отличить артефакт от истинной патологии достаточнолегко.
(Справа) На этом аксиальном Т2-ВИ видные периодические ложные изображения дурального мешка и спинного мозга, симулирующие двустороннее поражение почек.
(Слева) МРТ, Т1-ВИ, сагиттальная проекция: артефакт искажения градиента в области нижнегрудного отдела позвоночника. Этот артефакт характеризуется искажением изображения на краях большой по размерам FOV (> 30 см), вызванным искажением градиента.
(Справа) На Т2-ВИ виден значительный артефакт ложного изображения, симулирующий сирингомиелию шейного отдела спинного мозга. В этом случае его появление связано с неправильным размещением переднего импульса насыщения напротив шейного отдела позвоночника.
(Слева) На аксиальном C+FS Т1 -ВИ видно негомогенное подавление сигнала жировой ткани с использованием техники химического насыщения жировой ткани: светлые участки - это не под -давшийся подавлению сигнал жировой ткани, а темные участки - неадекватная сатурация сигнала воды.
(Справа) На этом аксиальном C+FS T1-ВИ продемонстрирована полная несостоятельность техники химического насыщения жировой ткани, выраженная в нежелательном и неадекватном насыщении воды, что сводит на нет всю информативность сигнала воды. Подобные артефакты обычно встречаются в областях, отличающихся сложной анатомией, например, в области шей но- грудного перехода.
2. МР-особенности:
• Артефакт усечения (Гиббса):
о Математическое обоснование этого артефакта основано на усечении вычислительной последовательности, используемой в ходе трансформации Фурье данных к-пространства:
- Возникает вследствие невозможности оцифровки бесконечного количества сигналов при реконструкции исходных данных
- В результате этого происходит «усечение» или укорачивание математический вычислений, отражающее необходимость получения конечного количества сигналов
о Может регистрироваться в обоих фазах и направлениях кодирования, однако более заметен в фазовом направлении, поскольку число последовательностей сигналов здесь обычно меньше
о Возникает на границах областей, отличающихся значительным контрастом сигналов, которые формируют сменяющие друг друга светлые и темные полосы на изображениях, которые в свою очередь могут напоминать ту или иную патологию
о В области позвоночника, в частности, образование артефактов Гиббса может сузить или, наоборот, увеличить в объеме спинной мозг или напоминать по своему виду кистозную полость в спинном мозге
о Уменьшить выраженность этих артефактов можно за счет увеличения числа шагов кодирования фазы или уменьшением числа полей сканирования (field of view, FOV)
• Артефакт ложного изображения:
о Периодическое повторение изображения анатомического образования вдоль одной линии, соответствующей направлению кодирования фазы
о Ложные изображения возникают, в частности, при периодических движениях в пределах FOV:
- Примерами таких движений являются ток крови в сосудах, пульсация СМЖ, сердечные сокращения и дыхательные движения
о Как и многие другие артефакты, ложные изображения в большей степени заметны в направлении кодирования фазы, поскольку время регистрации сигнала здесь существенно выше такового в направлении кодирования частоты
- Поэтому эти артефакты располагаются на линии направления фазы и не зависят от направления движения анатомических структур
• Артефакт движения:
о Связан с произвольными или непроизвольными движениями человека (случайные артефакты) или пульсирующим током крови в сосудах (периодические артефакты)
о Регистрируются в направлении кодирования фазы
о Могут напоминать по виду патологические интрамедуллярные и экстрамедуллярные образования:
- Обычно хорошо распознаются как артефакты, однако могут снизить диагностическую ценность исследования или сделать его в отношении патологии спинного мозга вовсе неинформативным
о Если движение будет непериодичным (например, перистальтика кишечника), появления ложных изображений не произойдет, однако снижение качества картинки в целом будет хорошо заметно
о Для устранения этих артефактов рекомендуется соответствующим образом проинструктировать пациента, при необходимости использовать седацию, дыхательную поддержку, уменьшить время исследования
• Артефакт тока СМЖ:
о Представляет собой ряд периодичных артефактов движения
о Сдвиг фазы движения протонов, связанный с движением СМЖ, может привести к появлению МР-картины, напоминающей интрадуральные кровоизлияния, метастазы или те или иные интрамедуллярные образования
о Заметность этих артефактов можно снизить за счет использования методик компенсации тока СМЖ
• Артефакт химического сдвига:
о Прецессия протонов в жировой ткани по своей частоте отличается от таковой у воды:
- Разница между прецессионной частотой протонов воды и жировой ткани при напряженности магнитного поля в 1,5Т составляет 220 Гц
о Пространственное смещение сигналов жира и воды проводит к их наслоению и появлению ярких полос наложения на низких частотах и темных полос исключения на более высоких частотах
о Регистрация этого артефакта может быть полезна для подтверждения присутствия жировой ткани
• Артефакт наложения изображений:
о Возникает тогда, когда размеры исследуемого объекта превышают размеры FOV
о Регистрируется в направлении кодирования и фазы, и частоты, однако в большей степени заметен в направлении кодирования фазы
о Может также регистрироваться в направлении выбора среза при трехмерном сканировании, поскольку при этом появляется еще одно направление кодирования фазы
о Увеличение FOV и числа шагов кодирования фазы помогает снизить проявление артефакта в направлении фазы, как и использование для этого специального программного обеспечения
о Наложение изображений по оси частот можно ликвидировать путем сверхвыборки с частотой выше частоты Найквиста
• Артефакт восприимчивости:
о Металл или продукты крови могут нарушать локальную однородность магнитного поля, приводя к потере сигнала или искажению изображения
о Наиболее часто встречаются после стабилизации позвоночника металлоконструкциями
о Выраженность этих артефактов можно снизить, используя относительно новые нечувствительные к металлоконструкциям импульсные методики сканирования
о Могут использоваться как преимущества для диагностики геморрагических или кальфицированных очагов:
- Например, кавернозных мальформаций, кровоизлияний в спинной мозг
• Артефакт «молния»:
о Разновидность похожих друг на друга артефактов, наиболее часто регистрируемых в направлении кодирования фазы
о Образуются за счет РЧ шума от оборудования, вследствие неправильно выбранных параметров сканирования или являются следствием воздействия внешнего шума (телевидение или радио, флюороресцентные лампы освещения, оборудование мониторинга состояния пациента и т. д.)
о Обычно легко идентифицируется как артефакт, однако может затруднить идентификацию важных патологических изменений или имитировать их
• Артефакт искажения градиента:
о Искажение краев изображения при больших размерах FOV (>30 см), вызванное искажением градиента
о Может быть нивелирован за счет коррекции искажения градиента
• Отсутствие усиления сигнала жировой ткани ± неадекватное усиление сигнала воды:
о Выбор с целью усиления спектрального пика средней частоты сигнала жировой ткани селективной импульсной частоты сканирования
о Неоднородность магнитного поля приводит к изменению средней частоты сигнала жировой ткани, поэтому импульсное сканирование, используемое для усиления сигнала жировой ткани, более оказывается неспособным перекрыть спектральный пик сигнала жировой ткани → нарушение усиления сигнала жировой ткани
о Если используемый для усиления сигнала жировой ткани импульсный режим сканирования перекрывает частоты спектрального пика воды → недостаточное подавление сигнала воды
• Гипоинтенсивность Т1-сигнала от нормального костного мозга при высокой напряженности магнитного поля (≥ 3,0 Тесла):
о Проблема возникает при изменениях технических параметров сканирования, используемых для создания Т1-ВИ в высоконапряженных полях в течение значительного промежутка времени без учета SAR
о Режим «инверсия с восстановлением» получения Т1-ВИ менее чувствителен kSAR по сравнения с режимом Т1 SE («спин-эхо»), наиболее часто используемым при исследовании позвоночника в магнитных полях напряженностью 3,0 Т.
- Относительная гипоинтенсивность сигнала костного мозга в этом режиме по сравнению с режимом SET1WI симулирует патологическую инфильтрацию костного мозга
3. Рекомендации по визуализации:
• Протокол сканирования:
о Минимизируйте выраженность артефактов путем выбора адекватных параметров сканирования, компенсации тока физиологических сред организма, использования импульсов насыщения, адекватной седации пациента, создания комфортных для проведения исследования условий и т. д.
б) Дифференциальная диагностика артефактов на МРТ позвоночника:
1. Сирингомиелия:
• Истинное расширение центрального канала спинного мозга без (гидромиелия) или с (сирингомиелия) сопутствующим повреждением спинного мозга и миеломаляцией, экцентричная полость
• Обычно не распространяется до конуса спинного мозга, может иметь мешотчатое строение
• Может симулироваться артефактами усечения или ложных изображений
2. Метастазы, распространяемые с током СМЖ:
• Обнаруживаются обычно по меньшей мере в двух плоскостях
• Артефакты пульсации СМЖ могут напоминать по виду (или, наоборот, скрывать) эти образования
• При необходимости для исключения артефактов поменяйте местами фазу и частоту
3. Аневризма и артериовенозная мальформация:
• Появление периодически повторяющихся в направлении фазы ложных изображений свидетельствует о наличии свободного тока жидкости в сосудах или тканях образования
• Отсутствие этого артефакта при технически удовлетворительном качестве МР-томограмм свидетельствует о медленном токе жидкости или тромбозе этих образований
4. Кровоизлияние в спинной мозг:
• Кавернозная мальформация, посттравматическая гематома спинного мозга, новообразование
• Может симулироваться артефактами ложных изображений, радиочастотными помехами, артефактом движения
• Для изменения чувствительности к артефактам используйте режим градиентного эхо (GRE), в котором будет виден ореол вокруг гипоинтенсивных участков, соответствующих геморрагическим очагам
5. Инфильтрация или замещение ткани костного мозга:
• Замещение или абляция, фиброз костного мозга
• Онкогематологические заболевания, замещение костного мозга, заболевания, сопровождающиеся замещением ткани костного мозга, остеопетроз
• Может симулироваться при использовании для получения Т1-ВИ методики Т1 FLAIR в магнитном поле высокой напряженности (≥3,0Т)
• Приводит к относительному по сравнению с режимом SE T1WI снижению интенсивности нормального сигнала костного мозга
в) Клинические особенности артефактов на МРТ позвоночника:
1. Клиническая картина:
• Наиболее распространенные симптомы/признаки:
о Локализация артефактов зачастую не совпадает с клинической картиной
о При кровоизлияниях, инородных телах или фиксаторах из металла необходимо исключить артефакты магнитной восприимчивости
2. Течение заболевания и прогноз:
• Не касаются вопросов лучевой диагностики
3. Лечение:
• Не касается вопросов лучевой диагностики
г) Диагностическая памятка:
1. Следует учесть:
• МР-артефакты нередко отличаются достаточно характерной картиной и поэтому легко распознаются, если исследователь знает и помнит об их существовании
2. Интерпретация изображений:
• Если на изображениях вы встретите необычные изменения, всегда вспоминайте об артефактах:
о Если исключить МР-артефакт не представляется возможным, возможно он и не является артефактом
о Чтобы не пропустить важные патологические изменения, интерпретировать изображения всегда следует в связке с клинической картиной заболевания
д) Список использованной литературы:
1. Zaitsev М et al: Motion artifacts in MRI: A complex problem with many partial solutions. J Magn Reson Imaging. ePub, 2015
2. Mohankumar Ret al: Pitfalls and pearls in MRI of the knee. AJR Am J Roentgenol. 203(3):516-30, 2014
3. Motamedi Det al: Pitfalls in shoulder MRI: part 1 -normal anatomy and anatomic variants. AJR Am J Roentgenol. 203(3):501—7, 2014
4. Motamedi D et al: Pitfalls in shoulder MRI: part 2-biceps tendon, bursae and cysts, incidental and postsurgical findings, and artifacts. AJR Am J Roentgenol. 203(3):508—1 5, 2014
5. Dagia C et al: 3T MRI in paediatrics: challenges and clinical applications. Eur J Radiol. 68(2)309-19, 2008
6. Fries P et al: Magnetic resonance imaging of the spine at 3 Tesla. Semin Musculoskelet Radiol. 12(3):238-52, 2008
7. Shapiro MD: MR imaging of the spine at 3T. Magn Reson Imaging Clin N Am. 14(1):97-1 08, 2006
8. Elster AD et al: Questions and Answers in Magnetic Resonance Imaging. St. Louis: Mosby. 123-47, 2001
9. Peh WC et al: Artifacts in musculoskeletal magnetic resonance imaging: identification and correction. Skeletal Radiol. 30(4): 179—91, 2001
