MR-Artefakte erkennen und vermeiden

16 Pages·2009·0.84 MB·German

Gerätetechniken/Neuentwicklungen/DigitaleRadiologie 303
MR-Artefakte erkennen und vermeiden
Detect and avoid MR artifacts
S. Heiland
s.
e
g
a
erl
V
s
e
d
g
Übersicht dieProtonendichte,dieDiffusion,derrelative un
m
Einleitung 303 SauerstoffgehaltvonBlutoderderBlutfluss. m
sti
MR-Artefakte 304 DiesemultiparametrischeAbhängigkeitdes Zu
VerfahrensistdieBasisdeshohenWeichteil- mit
kontrastsderMRT,allerdingsistsieauchder ur
ZZuussaammmmenefnafsasussnugng HauptgrundfürdiehoheArtefaktanfälligkeit g n
n
InderMagnetresonanztomografie(MRT)kön- derMethode. gu
nendurchgezielteWahlderSequenzparameter IndiesemArtikelwerdendieunterschiedlichen älti
elf
unterschiedlichsteKontrasteerzeugtwerden. MR-Artefaktebeschrieben,dabeiwirdinsbe- vi
er
DabeihabenunterschiedlichsteGewebe-bzw. sondereaufdieUrsachenundMethodenzur V
SubstanzparameterEinflussaufdieSignal- VermeidungderArtefakteeingegangen. n.
e
d
intensität,beispielsweisedieRelaxationszeiten, a
el
g
er
nt
u
er
Einleitung h
darausresultierendenArtefaktmustersisteinedetail- h
c
liertephysikalisch-technischeKenntnisderBildent- u
a
Artefaktempfindlichkeit.DieMagnetresonanztomo- stehunginderMRTzurIdentifizierungundInterpreta- ebr
G
grafie(MRT)weistimVergleichzuanderenradiologi- tionderArtefaktenötig. n
e
schenVerfahreneinedeutlichhöhereSensitivitätge- h
c
genüberBildartefaktenauf(Abb.1).Dieshängtzum DennochistesbeiderAnwendungderMRTinder nli
ö
s
einendamitzusammen,dassdasBildsignalinderMRT radiologischenDiagnostiksehrwichtig,dieArtefakt- er
p
voneinerVielzahlphysiologischerundphysikalischer musterzu(er)kennenundzuwissen,wiemansiever- m
u
ParameterdesGewebesabhängt,z.B.vonderProto- meidetbzw.minimiert.DennArtefaktekönnensowohl z
e
nendichte,denT1-undT2-Relaxationszeiten,der pathologischeBefundemaskierenalsauchkrankhafte urd
w
StärkederWasserdiffusion,derTemperaturundder Veränderungenvortäuschen[1]. nt
Durchblutung.FernerbeeinflussenSequenztypund e
m
SequenzparameterwieauchdieMR-Hardware(Feld- AbgrenzungvonBildeffekten.Grundsätzlichistes ku
o
stärke,HomogenitätvonstatischemMagnetfeldund nichteinfach,zwischen(positiven)Bildeffektenund D
s
Gradientenfeld)dasMR-Signal. (negativen)Bildartefaktensystematischzuunterschei- se
e
den:HäufigbildetediesystematischeErforschungder Di
KomplexeArtefaktmuster.AußerdemistdasArte- UrsachevonArtefaktendenKondensationskeimzur
faktmusterinderMRTsehrkomplexundnichtauf EntwicklunginnovativerMR-Techniken.Soführen
einfacheWeisederzugrundeliegendenUrsachezuzu- beispielsweiseFeldverzerrungen,dieauflokalenIn-
ordnen.Diesistdaraufzurückzuführen,dassdieOrts- homogenitätenderSuszeptibilitätberuhen,einerseits
codierunginderMRTaufgrundderhohenWellenlänge zuArtefaktenwieSignalauslöschungenoderVerzeich-
nichtdirektüberrichtungsabhängigeProjektionsmes- nungen,andererseitsaberauchzuneuenMR-Kontras-
sungen,sondernindirektüberMagnetfeldgradienten ten,dieGrundlagevonfunktionellenVerfahrenwie
undinverseFourier-Transformationdesgemessenen derBOLD-Bildgebung(BOLD=„bloodoxygenation
Signalsrealisiertwird.AufgrundderKomplexitätdes leveldependent“)oderderPerfusions-MRTundvon
Radiologieup2date4 ê2009 êDOIhttp://dx.doi.org/10.1055/s-0029-1215320 êVNR2760512009054030688
304 MR-Artefakteerkennenundvermeiden
Signalreduktion
Sättigungsartefakte
Dephasierungsartefakte
chem. Verschiebung 2. Ordnung
Crosstalk
Stimulated-Echo-Artefakt dielekrische Effekte
s Suszeptibilitätsartefakte
kt Trunkationsartefakte
a
ef
g des Art zusätzliches Signal Magic-Angle-Artefakte EPI-Ghosting Spikes ges.
wirkun Zipper Verla
Aus Bewegungs-/Pulsationsartefakte des
Entfaltungsartefakte g
fehlregistriertes Signal Verzeichnungsartefakte n
u
chem. Verschiebung 1. Ordnung m
m
sti
u
verringerte Ortsauflösung Blurring Z
mit
Partialvolumeneffekte
ur
n
Ursache des Artefakts Patient Sequenz Hardware g
n
u
g
älti
Abb.1 SystematikderMR-Artefakte:EinordnungnachArtefaktursacheundRepräsentationdesArtefaktsimMR-Bild. elf
vi
er
V
SWI(„susceptibilityweightedimaging“)sind.Einan- ZweiunterschiedlicheBewegungstypenkönnenUrsa- n.
e
deresBeispielsindBewegungsartefakte:Während chederArtefaktesein: d
a
mangrundsätzlichdieBewegungssensitivitätvon █ WillkürlicheoderunwillkürlicheBewegungendes gel
MR-Sequenzenzuminimierenversucht,wurdenspe- KörpersodervonOrganen(z.B.Darmperistaltik): nter
zielleVerfahrenentwickelt,dieaufderBewegungvon DiehierausresultierendenArtefaktmustersindirre- eru
h
WassermolekülenimMagnetfeldberuhen,soz.B.die gulärundnichtvorhersagbar.Generellbewirkensie h
c
PhasenkontrastangiografieunddieDiffusions-MRT. verwischteBilderundGeisteraußerhalbdesbeweg- u
a
tenOrgansoderKörperteils. ebr
G
IndiesemArtikelwerdendiewichtigstenMR-Artefakte █ PulsatileStrömungvonFlüssigkeiten(z.B.fließendes n
e
vorgestellt.DabeiwerdenfürjedesArtefaktdiephysi- BlutoderZerebrospinalflüssigkeit):InPhasencodier- h
c
kalisch-technischenGrundlagenseinerEntstehunger- richtungresultierthierauseinperiodischesMuster nli
ö
s
klärtundbeschrieben,wiesichdieseMechanismenauf vonKopienderpulsierendenStruktur.DerAbstand er
p
dasBildsignalauswirken.DanachwerdenMethoden zwischendiesenGeisternistdabeiproportionalzur m
u
vorgestellt,mitdenendieArtefakteminimiertbzw. Pulsfrequenz(Abb.2). z
e
vermiedenwerdenkönnen. █ VermeidungdesArtefakts wurd
nt
DaBewegungs-undPulsationsartefakteunterschied- e
m
MR-Artefakte lichsteUrsachenhabenkönnen,gibtesunterschied- ku
o
licheWege,dieArtefaktezuminimierenoderzuver- D
Bewegungs-undPulsationsartefakt meiden: ses
e
█ ReduktionderBewegungwährendderMR-Messung: Di
█ UrsachedesArtefakts
WillkürlicheBewegungenkönnendurcheinestabile
Bewegungs-undPulsationsartefaktesinddiehäufigs- LagerungdesuntersuchtenKörperteilsverringert
tenArtefakteinderMRT.Spins,diesichbewegen,er- werden.Deutlichschwierigeristes,unwillkürliche
fahrenzwischenAnregungspulsundDatenauslesein Bewegungenzuvermeiden.Beispielsweisekönnen
SummeeinanderesGradientenfeldalsruhendeSpins. krampflösendeMedikamenteverabreichtwerden,
DiesresultiertinPhasenfehlern,diewiederumUrsache umdieDarmperistaltikeinzuschränken.
füreineFehlregistrierungimMR-Bildsind. █ Triggerung:HierbeiwirddieMR-Messungdurch
dieErfassungphysiologischerParameter(EKG,Puls,
Atembewegung)ausschließlichindefiniertenBe-
Radiologieup2date4 ê2009
Gerätetechniken/Neuentwicklungen/DigitaleRadiologie 305
wegungszuständendurchgeführt,z.B.ineinerbe- Abb.2 Flussarte-
stimmtenAtempositionoderineinembestimmten fakte:Indieser
transversalen
StadiumdesHerzzyklus.Allerdingsverlängertsich
MR-Aufnahmesind
dieAkquisitionszeitdurchTriggerungi.d.R.erheb- Flussartefaktedes
lich. Sinussigmoideusin
█ Vorsättigung:ArtefakteaufgrundfließendenBluts Phasencodierrich-
tung(rechts–links)
könnendurcheineVorsättigungderSpinsimBlut
zuerkennen,außer-
verringertwerden.Hierzuwirdentwederaufeiner demFlussartefakte
SeiteoderaufbeidenSeitendesSchichtblockseine derA.basilaris.
Sättigungsschichtplatziert. es.
g
█ Mittelung:DurchAufnahmemehrererAkquisitionen erla
undanschließenderMittelungkönnenvorallemAr- V
s
tefakteaufgrundirregulärerBewegungenminimiert de
werden. ng
u
█ Flusskompensation:DurchspezielleGradienten- m
m
schaltungenineinerodermehrerenGradienten- sti
u
richtungenwirdderPhaseneffektvonlinearemoder Z
sinusförmigpulsierendemBlutvermieden[2].Da mit
ur
hierzudas1.bzw.2.MomentumderGradientenNull DiesistimmerdannderFall,fallsdieZahlderPhasen- n
g
seinmuss,sprichtmanauchvon„gradientmoment codierschritte,z.B.zurVerkürzungderMesszeitbei n
u
nulling“(GMN).NachteildieserFlusskompensa- dynamischenMR-Sequenzen,reduziertwird.Doch ältig
tionstechnikenist,dassdurchdiekomplexerenGra- auchbeiWahleineradäquatenZahlvonPhasencodier- elf
vi
dientenschaltungendieEchozeitverlängertwird schrittenkanndiesesArtefaktauftreten,fallsschnelle er
V
unddaherSequenzenmitultrakurzenEchozeiten BildgebungstechnikenwieTurbo-Spin-Echo-(TSE-) n.
e
nichtmehrmöglichsind. oderEPI-Sequenzenverwendetwerden(Abb.3).Dadie d
a
█ ÄnderungderPhasencodierrichtung:IstdieArte- AuslesezeitbeidiesenVerfahrensehrlangist,kannes gel
faktquellesehrkleinundnureinTeildesBildesvon passieren,dassindenäußerenZeilendesk-Raumsnur nter
Interesse,kanneinWechselderPhasencodierrich- nochRauschenakquiriertwird,daaufgrundderhohen eru
h
tungsinnvollsein,fallsmanhierdurchdieGeister EchozeitdieQuermagnetisierungbereitszerfallenist. h
c
ausdeminteressierendenOrganbzw.derinteressie- u
a
rendenRegionhinausdrängenkann. █ VermeidungdesArtefakts ebr
G
█ SpezielleMR-Sequenzen:DurchAnwendungultra- DiesesArtefaktkannnurvermiedenwerden,indem n
e
schnellerSequenzen(EPI,HASTE),diedieBilderin- mandieVoraussetzungendafürschafft,dassauchin h
c
nerhalbwenigerMillisekundenaufnehmen,kanndie denäußerenZeilendesk-RaumsSignalerfasstwerden nli
ö
s
Bewegungquasieingefrorenwerden.Eineweitere kann.DieskanndurchdieWahldesAusleseschemas er
p
MöglichkeitistdienachträglicheBewegungskorrek- geschehen:SoisteinesequenzielleAuslesedes m
u
turdurchseparateErfassungderPhaseninformation k-Raumsgünstigeralseinezentrische,dabeiderse- z
e
(NavigatorEcho)[3].Außerdemkanndurchradiale quenziellenAuslesezumindestdieHälftederhochfre- urd
w
Abtastungdesk-RaumseinegeringereBewegungs- quentenSignalinformationenbeiniedrigenEchozeiten nt
sensitivitäterreichtwerden,dabeidieserArtder aufgenommenwird,währendbeiderzentrischennur e
m
DatenaufnahmedasZentrumdesk-Raumsmehrfach dieMittedesk-RaumsbeiniedrigenEchozeitenakqui- ku
o
ausgelesenwird[4].EinBeispielfürdieseSequenz- riertwird,dieäußerenTeiledesk-Raumsjedochim- D
s
gruppeistdiePROPELLER-Sequenz(„periodicallyro- merbeihöherenEchozeiten.Allerdingsisteinezentri- se
e
tatedoverlappingparallellineswithenhancedre- scheAuslesebeispielsweisebeiT1-oderPD-gewichte- Di
construction“). tenSequenzenerforderlich,dahiereineniedrigeeffek-
tiveEchozeitbenötigtwird.
Bildunschärfe(Blurring) EinezweiteMöglichkeitzurReduktiondesArtefakts
bestehtdarin,dieAkquisitionszeitfürdengesamten
█ UrsachedesArtefakts
Echozugzuverkürzen.Diesistmöglich,indemmandie
WerdendiehohenFrequenzenimk-Raumnichtaufge- Echozuglängereduziert,wodurchsichaberMesszeit
nommen,werdenKantenundGrenzflächenanato- verlängert.DaheristhierdieAnwendungvonParallel
mischerStrukturenimMR-Bildunscharfdargestellt. Imagingsinnvoll.DerEchozugkannauchverkürzt
Radiologieup2date4 ê2009
306 MR-Artefakteerkennenundvermeiden
s.
e
g
a
erl
V
s
e
d
g
n
u
m
m
sti
Abb.3 TransversaleTSE-AufnahmenmitTurbofaktor(a)9,(b)17und(c)31.MitzunehmendemTurbofaktorkommteszueinerKantenunschärfe(Blurring). u
Z
mit
Abb.4 Chemical- ur
nen,diesichamgleichenOrtbefinden,werdenunter- n
Shift-Artefakte g
1.Ordnung:InFre- schiedlichenPixelnzugeordnet.DieZahlderPixel,um un
g
qtuunegnz(rceocdhietsrr–iclhin-ks) dsiinedF,eitstt-uumndsoWgarössßeerrs,igjenkallegiengeerndeieinAaunsdleersevbearnscdhborbeeitne, elfälti
kommtesanden vi
Grenzenzwischen d.h.jelängerdieAuslesezeitist[5].BeiStandardse- Ver
FettundOrgange- quenzentretenArtefakteaufgrundderchemischen n.
e
webezuhypointen- VerschiebungausschließlichinAusleserichtungauf.Bei d
a
senRändern,jedoch EPI-SequenzenistdagegendieBandbreiteinPhasen- el
g
aeuinsesrchSleieitßeli(chhiearn codierrichtungaufgrunddeslangenEchozugssehr nter
rechts,Pfeile). klein;daheristderVersatzzwischenFett-undWas- eru
h
sersignalinEPI-BilderninPhasencodierrichtung h
c
umeinVielfachesgrößeralsinStandardsequenzen u
a
(Abb.5). ebr
G
n
█ VermeidungdesArtefakts e
h
c
werden,indemdieAuslesebandbreiteerhöhtwird,da UmdieArtefakteaufgrundderchemischenVerschie- nli
ö
s
hierdurchdieAuslesedauerfürjedeseinzelneEcho bungzuminimieren,solltemandieAuslesebandbreite er
p
verringertwird.DiesistjedochnuraufKostendes möglichsthochwählen.Diesführtjedochaufgrundder m
u
Signal-zu-Rausch-Verhältnisses(SNR)möglich. kurzenAuslesezeitzueinemgeringerenSNR:Dadie z
e
BandbreiteinPhasencodierrichtungbeiEPI-Sequenzen urd
w
wegendesspeziellenDatenausleseschemasnichtwe- nt
ChemischeVerschiebung1.Ordnung sentlicherhöhtwerdenkann,istesindiesemFallun- e
m
abdingbar,dieFettspinsdurcheinenspektralenFett- ku
█ UrsachedesArtefakts sättigungspulszuunterdrücken(Abb.5). Do
s
AufWasserstoffprotonen,dieinunterschiedlichen se
e
Molekülengebundensind,wirkenwegenderAbschir- Di
mungseffektederElektronenwolkenunterschiedliche ChemischeVerschiebung2.Ordnung
effektiveMagnetfelder.Daherunterscheidensichdie
█ UrsachedesArtefakts
PräzessionsfrequenzenvonWasserundFett.Dierela-
tiveFrequenzverschiebungzwischendemWasserpeak AuchdiesesArtefaktbasierenaufderchemischenVer-
unddemFettpeakbeträgt3,5ppm.Aufgrunddieser schiebungzwischenFett-undWasserprotonen;imGe-
FrequenzverschiebungkommteswährendderDaten- gensatzzudenArtefakten1.Ordnungtrittesjedoch
aufnahmezueinerDephasierungvonWasser-und ausschließlichbeiGradienten-Echo-Sequenzenauf.
Fettprotonen(Abb.4),dieineinerfehlerhaftenRegis- Wieobenbeschrieben,führtdieunterschiedlichePrä-
trierungresultiert.Dasheißt,Wasser-undFettproto- zessionsfrequenzvonFett-undWasserprotonenzu
Radiologieup2date4 ê2009
Gerätetechniken/Neuentwicklungen/DigitaleRadiologie 307
einerPhasenverschiebung,diesichmitderZeitnach
derHochfrequenzanregungverändert.Beträgtdiese
Phasenverschiebung180°,wirdinVolumenelementen,
indenensowohlWasseralsauchFettvorhandenist,
dasresultierendeSignalniedriger,dasichdieMagne-
tisierungskomponenten–abhängigvonderrelativen
KonzentrationderFett-undWasserprotonen–teil-
weiseodervölligauslöschen(„opposed-phase“-Be-
dingung)[6].DaherentstehenbeiGradienten-Echo-
SequenzenmitderEchozeit es.
g
TEopposed¼2(cid:3)3:52pNpm(cid:2)(cid:3)1(cid:2)(cid:3)B ;N¼1;2;3;::: Verla
0 s
e
d
dunkleLinienanderGrenzflächezwischenFettund ng
u
anderenGeweben(γ:gyromagnetischesVerhältnis, m
m
B0:statischesMagnetfeld)(Abb.6).DieseArtefaktesind sti
u
bzueis1e,h5eTne.slafürEchozeitenvonz.B.2,2msund6,6ms Acobdbi.e5rricShptuinn-gEc(haon-tEePrIi-oSre–qupeonszte.raioAru)fsginrudnddiedFeertetx-turnedmWgaesrsinegrseingnBaalnedubmremiteehinrePrheaPseixne-l mit Z
gegeneinanderverschoben(Pfeile).bDurchspektraleFettsättigungkanndiesesArtefakt ur
n
█ VermeidungdesArtefakts vermiedenwerden. g
n
u
g
DiesesArtefaktkannleichtvermiedenwerden,indem Abb.6 Chemical- älti
manEchozeitenwählt,indenendieFett-undWasser- Shift-Artefakte vielf
spinsindiegleicheRichtungzeigen,dasichdanndie 2.Ordnungbei er
V
SignalederWasser-undFettprotonenverstärken.Dies einerGradienten- n.
istderFallfürfolgendeEchozeiten: Echo-Sequenz. de
N aTEistsogewählt, ela
TEin¼3:5ppm(cid:3)(cid:2)(cid:3)B ;N¼1;2;3;::: dassWasser-und erg
0 Fettprotonenin nt
Phasesind. eru
AllerdingsistdasArtefaktinmanchenFällendiagnos- b„oApupfonsaehdm-pehiansed“e-r ch h
tischvonNutzen,z.B.,umfettigeInfiltrationeninder u
Bedingung.Zwi- a
Lebersensitivdarstellenzukönnen[7]. schenFettgewebe ebr
G
undwasserhaltigen n
Strukturenkommt he
c
Crosstalk eszuhypointensen nli
Rändern.ImGegen- ö
s
satzzuChemical- er
█ UrsachedesArtefakts Shift-Artefakten m p
DadieHochfrequenzpulseinderMR-Bildgebungsehr 1.Ordnungtreten zu
kurzsind(imBereichvonMikrosekunden),weichtdas dnuiersaeuRfäenindeerrSneicithet, urde
w
SchichtprofilgrundsätzlichvonderidealenRechteck- sondernanallen nt
funktionab.Daherwerdenauchinbenachbarten Grenzflächenauf. e
m
SchichtenSpinsangeregt,waswiederumzurpartiellen ku
o
Sättigungbzw.zueinemverändertenBildkontrastin D
s
benachbartenSchichtenführt. se
e
Di
█ VermeidungdesArtefakts
DiesesArtefaktkannweitgehendvermiedenwerden,
indemmanzwischendenSchichteneineSchichtlücke
von10–20%derSchichtdickewählt,inderkeineAn-
regungbzw.Ausleseerfolgt.Jekürzerderverwendete
Hochfrequenzpuls,umsogrößeristdieSchichtlücke,
diegewähltwerdenmuss,umdasArtefaktvollständig
zuunterdrücken.AllerdingsbestehtdieGefahr,dass
manaufdieseWeisesehrkleineLäsionenübersieht,
Radiologieup2date4 ê2009
308 MR-Artefakteerkennenundvermeiden
wennsichdiesezufälliginnerhalbderSchichtlückebe- KontrastbeiderkontrastmittelverstärktenMR-Angio-
finden. grafievorallemaufT1-EffektenundwenigeraufFluss-
effektenberuht.
EinzweitesVerfahrenzurEliminationdesArtefakts
bestehtdarin,dieSchichtennichtinderReihenfolge
ihrerSchichtpositionanzuregen,sondernzunächstdie DielektrischerEffekt
ungeradzahligen,danndiegeradzahligen.Hierdurch
█ UrsachedesArtefakts
erreichtmaneinenmaximalenzeitlichenAbstandbei
derHF-AnregungzweierbenachbarterSchichten. JehöherdieinderMRTverwendeteMagnetfeldstärke
ist,umsokleinerwirddiefürdieHochfrequenzan- es.
g
DurchKombinationbeiderMethodenkannderCross- regungbenötigteWellenlänge.AbeinerFeldstärkevon erla
talkauchmitsehrkleinenSchichtlücken(5–10%der 3TeslaliegendieHF-Wellenlängeunddieuntersuch- V
s
Schichtdicke)fastvollständigvermiedenwerden. tenObjekteaufgrundderhohendielektrischenKon- de
stantevonGewebeinvergleichbarerGrößenordnung. ng
u
Hierdurchkönnensichinnerhalbdesuntersuchten m
m
Dephasierungsartefakt ObjektsstehendeWellenausbilden.Diesestehenden sti
u
Wellenwiederumbewirken,dassdieHochfrequenzan- Z
█ UrsachedesArtefakts regungnichtinjedemVoxelgleichstarkist,sondern mit
ur
Dephasierungsartefaktetretendortauf,woSpins,die MaximaundMinimabildet.Hierdurcherhältmanan n
g
sichinnerhalbdesselbenVoxelsbefinden,zwischen HochfeldMR-TomografeninhomogeneSignalprofile. n
u
g
AMnargengeutnfeglsdpeurlesrufanhdreDna.teDnieasusisletsveournaltleermschbieeidinlictrhaevas- █ VermeidungdesArtefakts elfälti
vi
kulärenSpinsderFallundwirktsichbeiderMR-An- EsgibtverschiedeneAnsätze,diesesArtefaktzumini- er
V
giografienegativaus:InRegionenmitturbulentem mieren:EinerseitskannmanspeziellePulssequenzen n.
e
Fluss,z.B.hinterStenosenoderinAneurysmen,können verwenden,diewenigersensitivaufInhomogenitäten d
a
Spins,diewährendderAuslesebenachbartsind,unter- desHochfrequenzfeldssind[8],oderbeidenAnre- el
g
schiedlicheGradientenfelderdurchlaufenhabenund gungspulsensolchePulsformenauswählen,dieein nter
u
daherunterschiedlichePhasenaufweisen.Weniger möglichsthomogenesHochfrequenzfelderzeugen[9]. er
h
augenfällig,abergenausostörendistdasArtefaktan AndererseitseröffnetsicheinWegüberdieHardware: h
c
denRändernvonBlutgefäßen:DaderGeschwindig- DurchVerwendungvonMehrkanal-Sende-undEmp- u
a
keitsgradientaufgrunddesparaboloidenFlussprofils fangsspulenkönnendielektrischeEffekteeliminiert ebr
G
beilaminaremFlussvorallemzumGefäßrandhinam werden.SolcheSpulenwerdenderzeitfür7-Tesla- n
e
größtenist,weisenauchhierSpinsimselbenVoxel Geräteentwickelt,beidenendielektrischeEffektedie h
c
unterschiedlichePhasenauf.Diesführtdazu,dassklei- Bildqualitätnochstärkerstörenalsbei3-T-Geräten;es nli
ö
s
neBlutgefäße,derenDurchmesserjedochgrößerals istzuerwarten,dassdiesesKonzeptauchindieBild- er
p
dienominelleräumlicheAuflösungist,nichtodernicht gebungbei3Teslaeinfließt. m
u
durchgängigdargestelltwerdenkönnen. z
e
d
ur
█ VermeidungdesArtefakts Einfaltungsartefakt w
nt
Grundsätzlichkannman2Strategienanwenden,um e
m
Intravoxel-Dephasierungseffektezureduzieren: █ UrsachedesArtefakts ku
o
█ ManreduziertdieEchozeitundgibtdenSpinsdamit EinEinfaltungsartefakttrittdortauf,wodasFieldof s D
wenigerZeitzudephasieren.Esistgrundsätzlich View(FOV)kleineristalsdasuntersuchteObjekt.Da se
e
sinnvoll,einemöglichsthoheAuslesebandbreitezu dieOrtscodierunginderMRTdurcheineModulation Di
verwenden. derPräzessionsfrequenzmittelsMagnetfeldgradienten
█ ManvergrößertdieOrtsauflösung,d.h.reduziertdie überdasgesamteObjekterzieltwird,isteineeindeuti-
Voxelgröße,undbewirktdamit,dassalleSpinsdes geErfassungdieserModulationentwederdirektüber
VoxelseinemöglichsthomogenePhasehaben. dieFrequenzoderindirektüberdenPhasenwinkeles-
senziell.Präzessionsfrequenzen,diegrößersindalsdie
ZusätzlichwirkensichDephasierungseffekteinder halbeAbtastfrequenz,könnennichtmehrerfasstwer-
kontrastmittelverstärktenMR-Angiografiewenigeraus denundwerdenfälschlicherweisealsniedrigeFre-
alsbeidenkonventionellenTechnikenwieTime-of- quenzcodiert.DadieAbtastfrequenzdurchdieGröße
Flight-undPhasenkontrast-MR-Angiografie,dader desFOVbestimmtwird,werdenKörperteile,diein
Radiologieup2date4 ê2009
Gerätetechniken/Neuentwicklungen/DigitaleRadiologie 309
einerRichtungüberdasFOVhinausragen,vonderent-
gegengesetztenSeitewiederindasMR-Bildhineinge-
faltet.InderAusleserichtungwirddiesautomatisch
verhindert,indemeineAbtastfrequenzgewähltwird,
diedoppeltsohochistwiediemaximalzuerwartende
Modulationsfrequenz.DiesistinPhasencodierrichtung
jedochnichtderFall.DahertretenEinfaltungsartefakte
immerinPhasencodierrichtungauf.Währenddie
Einfaltungsartefaktebei2D-Sequenzenleichtzuer-
kennenundzuzuordnensind,istdasbei3D-Sequen- es.
g
zenschwieriger:HierkönnenSignaleinandere erla
SchichteneinfaltenunddiedortigeBildinformation V
s
stören(Abb.7). de
g
n
█ VermeidungdesArtefakts mu
m
EsgibtverschiedeneWege,umEinfaltungsartefaktezu Abb.7 Einfaltungsartefakte.aInPhasencodierrichtung(anterior–posterior)beieiner sti
vermeiden,diejedochauchNachteilemitsichbringen 2D-Sequenz.bInder2.Phasencodierrichtung(anterior–posterior)beieiner3D-Sequenz. Zu
können: mit
Abb.8 EPI-Ghos- ur
█ VergrößerungdesFOV:Nachteiligistdiedarausre- n
tingbeieinerSpin- g
sultierendegeringereOrtsauflösung,soferndiese Echo-EPI-Sequenz: un
g
nichtebenfallsangepasstwird. Dasabgebildete älti
█ WahlderPhasencodierrichtunginRichtungderkür- Objekterscheint elf
zusätzlichalsGeis- vi
zestenAchsedesKörperteils:Hierdurchkönnensich terbildmiteinem Ver
jedochandereArtefakte,beispielsweiseBewegungs- VersatzvonFOV/2 n.
e
oderPulsationsartefakte,störendaufdieBildinfor- inPhasencodier- d
mationauswirken. richtung(rechts– ela
g
█ ErhöhungderZahlderPhasencodierschritte(Over- links). nter
u
sampling):HiermitistjedocheineVerlängerungder er
h
Messzeitverbunden. h
c
█ EinsatzdedizierterSpulensysteme,dienureinenbe- au
stimmtenTeildesKörperbereichsausleuchten:Ist ebr
G
dieserAusleuchtungsbereichkleineralsdasFOVin n
e
Phasencodierrichtung,wirdkeinSignalaußerhalb h
c
desFOVerfasst.EinenvergleichbarenEffekterhält nli
ö
s
mandurchAbsättigungderSpinsaußerhalbdesFOV er
p
durchVorsättigungspulse,dieingeeigneterWeise m
u
positioniertwerden. z
e
█ Wahleinesschicht(block)selektivenAnregungspul- k-Raumsregistriertwird,sondernbeiungeradenPha- urd
w
sesbei3D-Sequenzen:HierdurchkannmanEinfal- sencodierschrittendahinterundbeigeradenPhasen- nt
tungsartefakteinder2.Phasencodierrichtungver- codierschrittendavor.AufgrunddieserZickzack-Linie e
m
meiden. derSignalmaximaentstehenEPI-Geister,beidenendie ku
o
OriginalstrukturumFOV/2inPhasencodierrichtung D
s
verschobenabgebildetwird(Abb.8).Auchwenndie se
e
EPI-Ghosting EPI-GeisterähnlichaussehenwieEinfaltungsartefakte, Di
unterscheidensiesichvonihnendadurch,dassEPI-
█ UrsachedesArtefakts
Geisterauchdannauftreten,wenndasuntersuchte
BeiEPI-SequenzenmüssendieAuslesegradientensehr ObjektinPhasencodierrichtungkleineristalsdasFOV.
schnellaufhoheGradientenstärkengeschaltetund
█ VermeidungdesArtefakts
wiederabgeschaltetwerden,umeineschnelleAbtas-
tungderZeilenimk-Raumzuermöglichen.Dabeibil- EPI-Ghostingkannvermiedenwerden,indemdieForm
densichimScannerWirbelströmeaus,diedemAufbau derGradientenpulseundderZeitpunktderGradien-
desGradientenentgegenwirken.Dieswiederumbe- tenschaltungadjustiertwerden(Preemphasis)[10].
wirkt,dassdasSignalmaximumnichtinderMittedes WährenddiesfrühervonHandeingestelltwerden
Radiologieup2date4 ê2009
310 MR-Artefakteerkennenundvermeiden
Partialvolumeneffekt
█ UrsachedesArtefakts
DiesesArtefakttrittauf,wenndieräumlicheAuflösung
sogeringist,dassinnerhalbeinesVolumenelements
(Voxel)mehrereGewebeentitätenzufindensind.In
einemsolchenVoxelergibtsichdieSignalintensitätals
gewichtetesMittelderverschiedenenSignalintensitä-
ten.In2D-SequenzentretenPartialvolumeneffekte
vorwiegendinSchichtrichtungauf,dainsolchenSe- es.
g
quenzendieräumlicheAuflösungeinegroßeAnisotro- erla
pieaufweist.ZudemkönnendieSpinsunterschiedli- V
s
Abb.9 Magic-Angle-Artefakt:transversaleSchichtdurchdenOberschenkel.aIstder cherGewebebeiGradienten-Echo-undEcho-Planar- de
OberschenkelparallelzumMagnetfeldorientiert,wirdderN.ischiadicus(Kreis)isointens Imaging-SequenzenineinemVoxeldephasieren,was ng
zumMuskelabgebildet.bBeieinerNeigungdesOberschenkelszumMagnetfeldvon55° u
einefokaleSignalreduktionzurFolgehat. m
istderN.ischiadicusdeutlichhyperintens. m
sti
u
musste,werdenKorrekturverfahrenzurBeseitigung GenerellkönnenPartialvolumeneffektedazuführen, Z
vonEPI-GhostingbeidenneuenScannergenerationen dasskleineundschlechtkontrastierteStrukturennicht mit
ur
automatischdurchgeführt. mehrabgegrenztwerdenkönnen.BeiderVolumetrie n
g
führenPartialvolumeneffektezueinerUnterschätzung n
u
g
desLäsionsvolumens.VoralleminGradienten-Echo- älti
Magic-Angle-Artefakt SequenzenkönnendarüberhinausStrukturenvorge- elf
vi
täuschtwerden,dieanatomischnichtvorhandensind. er
█ UrsachedesArtefakts V
█ VermeidungdesArtefakts en.
Magic-Angle-Artefaktetretenausschließlichinkolla- d
a
genhaltigenGewebenwieSehnen,Bändernundperi- UmPartialvolumeneffektezuminimieren,mussdie el
g
pherenNervenauf(Abb.9).IndiesenStrukturenhängt räumlicheAuflösungerhöhtwerden;bei2D-Sequen- nter
dieT2-ZeitunddamitdasSignalinT2wSequenzen zengilthierbeieinbesonderesAugenmerkder eru
h
davonab,wiedieStrukturinRelationzumstatischen Schichtdicke.HierdurchwirdjedochdasSNRverrin- h
c
Magnetfeldorientiertist.Dabeiergebensichdienied- gert.BeistarkT2*wSequenzen,vorallembeiGradien- u
a
rigstenT2-Zeiten,wenndieStrukturparallelzumFeld ten-Echo-EPI-Sequenzen,istdieReduktiondesSNR ebr
G
ausgerichtetist,diehöchstenT2-Zeitenwerdendage- paradoxerweisejedochgeringer,alsmanesausder n
e
gengemessen,wenndieStrukturunddasMagnetfeld VerkleinerungderVoxelschließenwürde.Diesistda- h
c
einenWinkelvon55°bzw.125°einschließen.Das raufzurückzuführen,dassdieIntravoxeldephasierung nli
ö
s
Magic-Angle-Artefakt,daseinepathologischeSignal- unddiedamitverbundeneSignalreduktionbeikleinen er
p
erhöhungvortäuschenkann,istdaraufzurückzufüh- Voxelngeringersind. m
u
ren,dassjenachWinkeldieDipol-Dipol-Interaktion z
e
zwischenWasserspinsundderquasikristallinenStruk- urd
turdesTropokollagensunterdrücktwird[11,12].Er Sättigungsartefakt nt w
wirdbeiSehnenundBändernteilweisezurBildgebung e
m
ausgenutzt,dadieseStrukturenaufgrundihreräußerst █ UrsachedesArtefakts ku
o
geringenT2-ZeitennurimBereichder„magicangles“ WerdenaufSpinsmithoherWiederholungsrateHoch- D
s
von55°und125°dargestelltwerdenkönnen. frequenzpulseeingestrahlt,kanndieLongitudinalmag- se
e
netisierungnichtmehrausreichenddurchT1-Relaxa- Di
█ VermeidungdesArtefakts
tionzwischendenPulsenwiederhergestelltwerden.
DiesesArtefaktkannausschließlichdadurchvermieden DabeikanndieeffektiveRepetitionszeit(TR)kleiner
werden,dassdieinteressierendeStrukturmöglichst seinalsdiefürdieSequenzangegebeneTR.Sindetwa
parallelzumMagnetfeldgelagertwird.Beikomplexen SchichtenoderSchichtblöckegegeneinanderanguliert
Strukturen,z.B.beimPlexus,istdiesjedochnicht undüberlappensichinbestimmtenBereichen,können
möglich.InsolchenFällenkannlediglichdurchWahl indiesenüberlappendenBereichenSättigungsartefakte
derEchozeitversuchtwerden,dasArtefaktvonEffek- auftreten.
tenpathologischveränderterStrukturensicherzuun-
terscheiden.
Radiologieup2date4 ê2009
Gerätetechniken/Neuentwicklungen/DigitaleRadiologie 311
InderTOF-MR-Angiografie(TOF=Time-of-Flight)tre- undRichtungdavonabhängt,woderSpikeimk-Raum
tensehrhäufigSättigungsartefakteauf,dahierzurUn- aufgetretenist.
terdrückungdesstationärenGewebessehrkurzeTR
█ VermeidungdesArtefakts
verwendetwerden.Sotretenz.B.Artefakteauf,wenn
dasGefäßübereinengrößerenBereichinnerhalbeiner SinddieseArtefakteaufdefekteKomponentenaufder
Schichtverläuft.Siekönnenauchauftreten,wenndie EmpfangsseitedesMR-Tomografenzurückzuführen,
DickedesSchichtblocks(S)bei3D-TOF-Sequenzenso müssendieseKomponentenausgetauschtwerden.
großist,dassdieSpinsvieleRepetitionszeiten(TR)be- HäufigtretenSpikesjedochauf,wenndieLuftfeuchtig-
nötigen,umdengesamtenSchichtblockzudurchque- keitimScannerraumzugeringist,wasdenAufbau
ren.IndiesemFallistTR<<S/vBlut,wobeivBlutdieFließ- elektrostatischerFeldermitanschließenderEntladung ges.
geschwindigkeitdesBlutsist.Beider2D-TOFkönnen begünstigt.Dahersollteunbedingtdaraufgeachtet erla
Sättigungsartefakteentstehen,wenndieReihenfolge, werden,dassdievomHerstellervorgegebenenSpezifi- V
s
inderdieSchichtenangeregtbzw.ausgelesenwerden, kationenfürdieLuftfeuchtigkeiterfülltwerden. de
mitderRichtungdesFlussesübereinstimmt. ng
u
m
m
IndengenanntenFällenentstehteineAbsättigungder Stimulated-Echo-Artefakt sti
u
SpinsimBlutundsomiteinKontrastverlustzwischen Z
GefäßenundstationäremGewebe. █ UrsachedesArtefakts mit
ur
Stimulated-Echo-Artefaktewerdendurchperiodisch n
█ VermeidungdesArtefakts g
applizierteHochfrequenzpulseverursacht,dievoral- n
u
g
Grundsätzlichmussbeimehreren,gegeneinanderver- leminTSE-Sequenzenzufindensind.DieStimulated- älti
kipptenSchichtendaraufgeachtetwerden,dasssich EchosüberlagernsichmitdenSpin-Echosundsind elf
vi
dieSchichtennichtüberschneidenoderdieAkquisition imMR-BildmeistalseinelokaleAnsammlungfeiner er
V
nichtimMehrschichtmoduserfolgt. Linienzuerkennen.DasArtefaktkannebenfallsdurch n.
e
CrosstalkderHochfrequenzpulsebenachbarterSchich- d
a
UmSättigungsartefaktebeiderTOF-MR-Angiografiezu tenentstehen. el
g
vermeiden,solltederSchichtblockinderinteressie- █ VermeidungdesArtefakts unter
rendenRegionimmersenkrechtzumGefäßpositio- er
h
niertwerden.WenndieGefäßeineinemgroßenVolu- IstdasArtefaktdurchCrosstalkentstanden,kanner h
c
menabgebildetwerdensollen,istessinnvoll,anstatt beseitigtwerden,indemderSchichtabstanderhöht u
a
einesdickenSchichtblocksmehrere,teilweiseüberlap- oderdieSchichtenverzahntangeregtwerden.Istdas ebr
G
pendeSchichtblöckezuverwenden[13].Einweiteres ArtefaktdagegendurcheineSerievon180°-Pulsen n
e
VerfahrenzurReduktionderSättigungsartefaktein entstanden,kannerdurcheinehöhereBandbreiteoder h
c
dickerenSchichtenoderbeilangsamemFlussistdie durcheineVeränderungderEchozeitminimiertwer- nli
ö
s
TONE-Technik(TONE=„tiltedoptimizednonsaturating den.ZurVermeidungderStimulated-Echo-Artefakte er
p
excitation“):HierwirdderFlip-WinkeldesHochfre- verwendendiemeistenHerstellerCrusher-Gradienten, m
u
quenzpulseslinearvomproximalenzumdistalenEnde umdieTransversalmagnetisierungnachjedemausge- z
e
des3D-Blockserhöht,umeinengleichmäßigenKon- lesenenEchozuvernichten. urd
w
trastzwischenGefäßundHintergrundgewebeüber nt
dengesamten3D-Blockzugarantieren[14]. e
m
Suszeptibilitätsartefakt u
k
o
D
Spike █ UrsachedesArtefakts es
s
e
Suszeptiblitätsartefaktetretenüberalldortauf,wodas Di
█ UrsachedesArtefakts
statischeMagnetfeldnichthomogenist.Imregulären
Spikestretenauf,wennesineinerderfürEmpfangund BetriebrührensolcheArtefaktenichtvomMR-Tomo-
VerstärkungdesMR-SignalsverantwortlichenHard- grafenselbsther,daderHerstellereinMindestmaßan
warekomponentenzueinerelektrischenEntladung HomogenitätineinemdefiniertenRadiusgarantieren
kommt.Imk-RaummachensichsolcheEntladungen muss.JedesindenScannereingebrachteObjektverur-
alseinzelnehellePunktebemerkbar.NachderBild- sachtjedochaufgrundseinermagnetischenSuszepti-
rekonstruktionergebendieSpikesdanneinStreifen- bilitätgeringfügigeVeränderungendesMagnetfelds.
musterüberdasgesamteMR-Bild,dessenFrequenz AnGrenzflächenzwischenunterschiedlichenMateria-
lien,z.B.anKnochen-Luft-,Knochen-Gewebe-Grenzen
Radiologieup2date4 ê2009
312 MR-Artefakteerkennenundvermeiden
Abb.10 Suszep-
tibilitätsartefakt
durchmetallischen
Inlay.aIndirekter
NähezumMetall
wirddasSignal
komplettausge-
löscht(Pfeile).
bInentfernteren
Schichtensindso-
wohlSignalauslö-
schungenalsauch s.
e
Hyperintensitäten g
a
zusehen(Pfeile). erl
V
s
e
d
g
n
u
m
m
sti
u
Z
mit
ur
n
g
n
u
g
älti
elf
vi
er
V
n.
e
d
a
el
g
er
nt
u
er
h
h
c
u
a
br
e
G
n
e
h
c
nli
Abb.11 InhomogenespektraleFettsättigung.Aufgrundstarker ö
s
SuszeptibilitätsänderungenzwischenKopf,HalsundSchulterhat er
p
oderanmetallischenObjekten,tretenSuszeptibilitäts- FettindiesenBereichenunterschiedlicheResonanzfrequenzen. m
DaherwirddasFettsignalvonKopfundHalsmitspektralerFett- u
sprüngeauf,diezulokalenFeldverzerrungenführen. z
sättigungunterdrückt,währenddiespektraleFettsättigungauf e
d
HöhederSchulternversagt(Pfeile).aSagittaleAufnahmen. ur
w
DieseFeldverzerrungenführendazu,dassdieSpinsin- bKoronaleAufnahmen. nt
nerhalbeinesVoxelsunterschiedlichstarkeFelder„se- e
m
hen“.WährenddiedarausresultierendeDephasierung AufgrundvonSuszeptibilitätssprüngentretenbei ku
o
beiSpin-Echo-SequenzenmittelsRefokussierungspul- spektralerFettsättigungaußerdemArtefakteauf.Diese D
s
senkompensiertwerdenkann,istdiesbeiGradienten- sinddaraufzurückzuführen,dassdieFettprotonen se
e
Echo-Sequenzennichtmöglichundresultiertineiner nichtinallenRegionenadäquatgesättigtwerdenkön- Di
lokalenSignalreduktion(Abb.10).Besondersstark nen,daihreResonanzfrequenzimuntersuchtenVolu-
wirkensichdieArtefaktebeiGradienten-Echo-EPI- mennichthomogenist(Abb.11).
Sequenzenaus,dadieseSequenzenaufgrundderViel-
█ VermeidungdesArtefakts
zahlderverwendetenGradienten-Echosundderlan-
geneffektivenEchozeitsehrempfindlichaufFeldver- SinddieArtefaktesehrstörend,beispielsweiseinder
zerrungensind.AußerdemsinddieArtefakteumso NähevonmetallischenImplantaten,empfiehltsichdie
größer,jehöherdieFeldstärkedesMagnetenist. VerwendungvonSpin-Echo-anstellevonGradienten-
Echo-Sequenzen.DaessichumDephasierungsartefak-
tehandelt,istdasArtefaktumsogeringer,jekleinerdie
Radiologieup2date4 ê2009