Metal artifacts

Safety consideration :

طبق قوانین MRI Safety در اکثر کشورها تصویربرداری MRI در بیمارانی که دارای ایمپلنت در اندامها هستند تنها در صورتی امکانپذیر است که مجوز انجام MRI از سوی موسسه MRI Safety آن کشور صادر شده باشد.

 

 

بیماران زیادی امروزه با داشتن ایمپلنت در اندامها متقاضی انجام MRIهستند.

استفاده از سی تی اسکن ، سونوگرافی و رادیولوژی به علت کنتراست پایین در تصویر چندان مورد قبول نمیباشد

 

 

 

در محل ایمپلنت و اطراف آن خرابی(distortion) در تصویر بوجود میاید که میزان این بهم ریختگی تصویر به جنس ، شکل و محل ایمپلنت بستگی دارد.

 

مکانیسم ایجاد Metal Artifact:

در محل ایمپلنت به علت عدم وجود پروتون آزاد هیچ سیگنالی وجود ندارد. به این اثر off-resonance گفته میشود.به این خاطر و در نتیجه تغییر در susceptibility بین ایمپلنت و بافت نرمال اطراف آن ما شاهد تغییرات موضعی(local)در میدان مغناطیسی هستیم.

 

تغییرات موضعی در میدان مغناطیسی سبب ایجاد تغییرموضعی در فرکانس تهیج (resonance frequency) میشود و ما با سه مشکل برخورد میکنیم:
۱-signal dephasing کاهش سیگنال
۲-Fat-suppression اشکال در ایجاد
۳- Signal displacement جابجایی سیگنال

 

Signal dephasing کاهش سیگنال
از بین سه اشکالی که ایمپلنت در پروسه تصویربرداری MRIایجاد میکند این اثر ساده تر بوده و به راحتی قابل کاهش است.برای جبران این اثر کافیست بجای سکانسهای Gradient echo از سکانسهای TSEاستفاده شود .درتصویر زیر کاهش این اثر را در سکانسTSE میبینید.

 

 

 

اشکال در ایجادFat-suppression
حذف چربی در بیمارانی که دارای ایمپلنت هستند یک دردسر مهم در MRIمیباشد. همانطور که در تصویر پایین میبینید به خاطر اثر ایمپلنت بر میدان و تغییر در فرکانس precession متعاقب آن پالس saturation نمیتواند بخوبی عمل نماید و چربی بخوبی حذف نمیشود

 

 

 

در این موارد از سکانس STIR برای حذف چربی استفاده میشود .این سکانس به تغییرات موضعی میدان حساسیت کمی دارد و حذف چربی بخوبی صورت میگیرد.

 

 

۲ محدودیت در سکانس STIR وجود دارد : یکی اینکه SNR آن پایین است و دیگری اینکه در موارد با تزریق از آن نمیشود استفاده کرد . امروزه سکانس DIXON برای ایجاد FAT-SUPPRESSION در مناطقی که ایمپلنت وجود دارد استفاده میشود . این پروتوکل هیچکدام از عدم مزیتهای STIR را ندارد .

 

مشکلی که در STIRداریم این است که اگر به علت تغییرات میدان مغناطیسی بین ناحیه inversion وexcitation اختلاف زیادی بوجود آید حذف چربی بخوبی صورت نمیگیرد در اینحالت از RF optimization استفاده میشود

در دستگاه زیمنس از آپشن WARP برای هماهنگ سازی استفاده میشود

 

ما تا حالا توانستیم دو اثر وجود ایمپلنت بر تصویربرداری MRIرا کاهش دهیم ولی مشکل اصلی هنوز باقیست و آن جابجایی سیگنال است .برای حل این مشکل سه راه پیشنهاد میشود که با هم در مور آن صحبت میکنیم

 

 

 

جابجایی وخرابی سیگنال به دلیل تغییر در فرکانس تهییج در محل ایمپلنت بوجود میاید .

 

 

 

همانطور که دیدید در اثر این تغییر فرکانس ما در مناطقی سیگنال نداریم(void) و در مناطق دیگر افزایش سیگنال (pile up)داریم که موجب ایجاد این تصویر میشود

 

 

 

 

 

اشکال بالا تاثیر وجود ایمپلنت و OFF-RESONANCE ناشی از آن را در جریان SLICE -SELECTION و FREQUENCY ENCODING نشان میدهد . بعد از بهم ریختگی فرکانس تشدیددر جریان SLICE SELECTION در اثر وجود ایمپلنت , نقاط زرد وسبز بوجود میایند که فرکانس آنها با با هم ردیف خود تفاوت دارد. وقتی پالسRF برای اسلایس مورد نظر اعمال میشود نقطه سبز تهییج نمیشود در حالیکه نقطه زرد که خارج از اسلایس مورد نظر بود تحریک میشود . در مرحله REDAOUT ما شاهد SIGNAL VOID در قسمت سبز رنگ خواهیم بود و نقطه زرد که فرکانس آن با یکی از نقاط پایین یکی شده بود تشکیل PILE UP میدهد

 

این جابجایی و خرابی سیگنال به دو قسمت تقسیم میشود

 

 

 

هیچ موقع جابجایی سیگنال در جهت phase encoding اتفاق نمی افتد بلکه همیشه در جهت frequency وslice ما با این مشکل مواجه میشویم

 

یکی از راه حلهای پیشنهادی استفاده از Readout bandwidth بالا میباشد . همانطور که میبینید جابجایی سیگنال درBandwidth بالا پایینتر میباشد.

 

 

 

عدم مزیت افزایشBandwidth کاهش SNRوافزایش SARمیباشد که در نهایت نمیتوان آن را از یک مقدار مشخص بیشتر افزایش داد

 

خرابی و جابجایی سیگنالin-plane:
تغییر مکانی در پیکسلهای تصویری در جهت frequency encodingمیباشد

 

خرابی و جابجایی سیگنالThrough -plane:
در نتیجه جابجایی مکانی پیکسلها درجهت slice selection اتفاق میافتد و موجب خمیده شدن sliceمیگردد

 

 

 

 

افزایش Bandwidth برای کم کردن خرابی in-plane موثراست اما برای کاهش خرابی through-plane ما نیاز به کاهشslice داریم

 

آخرین راه حل برای کاهش Metal Artifact استفاده از روشهای جدید میباشد. :
SEMAC و VAT در Siemens
MAVRIC در GE

 

VAT(view angle tilting):

برای کاهش خرابیهای in-plane استفاده میشود و فقط با سکانس TSE بکار میرود.
در این آپشن یک readout gradient اضافی علاوه بر اصلی استفاده میشود که دامنه آن مساوی با پالس RF میباشد

 

این گرادیان اضافی باعث میشود تا اسلایس از یک زاویه دیگر هم دیده شود
و درنتیجه آن تقییر مکان پیکسل در جهت readout بطور قابل توجهی کاهش میابد

عدم مزیت بکارگیری VAT محو شدن تصویر است و برای کم کردن آن باید اسلایس را کاهش داده ورزولوشن را زیاد کرد

 

روش SEMAC:

این آپشن در سکانس ۲DTSE قابل بکارگیری است.یک encoding اضافی برای هر اسلایس

ایجاد میشود در یک جهت اضافی و این باعث افزایش اطلاعات ما از خرابی سیگنال شده و با پردازش تصویر این خرابی جبران میشود.
آرتیفکت Through-plane که با افزایش Bandwidth برطرف نمیشودبا این روش کاملا برطرف میشود

همانطور که در تصویر میبینید خرابی Through-plane در جهت عمود بر پلان تصویربرداری اتفاق میافتد. درSEMAC با استفاده از post processing جابجایی سیگنال به محل اصلی برگردانده شده و این خرابی از بین میرود

 

 

تنها عدم مزیت SEMAC افزایش زمان انجام MRIمیباشد

 

 

 

با استفاده توامان ازSEMAC وVATمیتوان اثر Metal Artifact را کاملا حذف کرد

بدون SEMAC &VAT:

 

 

 

تفاوت چشمگیر در تصویر پس ازبکارگیری ازSEMACوVAT:

 

 

 

تفاوت Metal Artifact بین ۱٫۵تسلا و ۳تسلا
همانطور که در تصویر میبینید مقدار آرتیفکت در ۳تسلا بیشتر میباشد

 

 

 

‏ULTRA SHORT ECHO TIME SEQUENCES در این سکانسها برای کم نمودن اثر ایمپلنت و دفاز شدن سیگنال پس از اعمال RF از TE بسیار کوتاه استفاده میشود که در کاهش آرتیفکت بسیار موثر است

 

منبع: گروه تلگرام Optimizing MRI Sequences

تهیه کننده : جناب آقای منصور