Τεχνικό σφάλμα Μαγνητικής Επιδεκτικότητας (Susceptibility Artifact)

ΨΕΥΔΟΕΙΚΟΝΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΕΠΙΔΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ

Ο όρος "μαγνητική επιδεκτικότητα" στον Μαγνητικό Συντονισμό εκφράζει τη μαγνητική ευαισθησία ενός υλικού κατά την είσοδο του σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Το τεχνικό σφάλμα μαγνητικής επιδεκτικότητας προκαλεί γεωμετρική παραμόρφωση της εικόνας και σημαντική απώλεια σήματος.

Η μαγνήτιση αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό της ύλης. Όλα τα υλικά έχουν κάποια μορφή μαγνήτισης, ο βαθμός της οποίας εξαρτάται από την μαγνητική επιδεκτικότητα του ατόμου που αποτελεί την ουσία του υλικού της. Στον μαγνητικό συντονισμό ο όρος "μαγνητική επιδεκτικότητα" (magnetic susceptibility) εκφράζει την μαγνητική ευαισθησία ενός υλικού, όταν αυτό βρεθεί εντός ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου. Με βάση τη μαγνητική τους επιδεκτικότητα, τα υλικά διακρίνονται σε:

-Διαμαγνητικά: Τα διαμαγνητικά υλικά δημιουργούν ένα επαγόμενο μαγνητικό πεδίο με αντίθετη κατεύθυνση από το εξωτερικά εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο και ως εκ τούτου απωθούνται απ’ αυτό. Έτσι, τα  διαμαγνητικά υλικά έχουν αρνητική μαγνητική επιδεκτικότητα και προκαλούν ελαφρά ελάττωση της έντασης του μαγνητικού πεδίου. 

-Παραμαγνητικά: Τα υλικά αυτά περιέχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια στο άτομο τους με αποτέλεσμα να δημιουργείται ένα μικρό μαγνητικό πεδίο γύρω τους, το οποίο καλείται μαγνητική ροπή. Με την εφαρμογή ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, οι ροπές αυτές αθροίζονται και προσανατολίζονται παράλληλα προς την κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Με αυτό τον τρόπο τα παραμαγνητικά υλικά επηρεάζουν θετικά το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο και προκαλούν τοπική αύξηση της έντασης του πεδίου. Τέτοια παραμαγνητικά υλικά – ουσίες είναι το γαδολίνιο, το οξυγόνο και η μελανίνη.

-Σιδηρομαγνητικά: Τα υλικά αυτά έλκονται έντονα όταν έρθουν σε αλληλεπίδραση με το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Επίσης, διατηρούν την μαγνήτιση τους με την απομάκρυνση τους από το μαγνητικό πεδίο. Τέτοιου είδους υλικά χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μόνιμων μαγνητών.  Σιδηρομαγνητικές ουσίες είναι ο σίδηρος, το κοβάλτιο και το νικέλιο. Όταν τα σιδηρομαγνητικά υλικά έχουν πολύ μικρό μέγεθος χάνουν την μαγνήτιση τους έξω από το μαγνητικό πεδίο και ονομάζονται υπερπαραμαγνητικά σωματίδια, (π.χ φεριτίνη, αιμοσιδηρίνη).  

Το σφάλμα της μαγνητικής επιδεκτικότητας εμφανίζεται στα όρια υλικών με διαφορετική μαγνητική επιδεκτικότητα [π.χ στα όρια ιστών - αέρα (χαρακτηριστικό παράδειγμα ο σφηνοειδής κόλπος και τα artifact που δημιουργεί στην απεικόνιση της υπόφυσης), τα μεταλλικά εμφυτεύματα (χαρακτηριστικό παράδειγμα τα οδοντικά εμφυτεύματα και τα artifact  που δημιουργούν στην απεικόνιση του σπλαγχνικού κρανίου και του εγκεφάλου), τα παραμαγνητικά μέσα σκιαγραφικής αντίθεσης (στην τεχνική Τ2* perfusion το artifact μαγνητικής επιδεκτικότητας αξιοποιείται για τον υπολογισμό της ιστικής αιμάτωσης), καθώς επίσης και ορισμένες παθολογικές αλλοιώσεις των ιστών όπως η αιμορραγία, η αιμοσιδηρίνη και οι εναποθέσεις σιδήρου ή και ασβεστίου που προκαλούν τοπικές ανομοιογένειες (το φαινόμενο αυτό αξιοποιείται στις SWIp ακολουθίες)]. 

Οι ανομοιογένειες αυτές προκαλούν σημαντική απώλεια σήματος στον Κ- χώρο. Η απώλεια της φάσης προκαλεί απώλεια σήματος ενώ η λανθασμένη καταχώρηση του σήματος στον Κ Χώρο παραμόρφωση της εικόνας.

Τα σφάλματα μαγνητικής επιδεκτικότητας είναι μεγαλύτερα σε ακολουθίες GE (gradient echo) και στις τεχνικές EPI, ενώ αυξάνουν ανάλογα με το τετράγωνο της έντασης του μαγνητικού πεδίου (δηλαδή στους τομογράφου 3.0Τ τα artifact αυτά τετραπλασιάζονται σε σχέση με τα αντίστοιχα στους τομογράφους 1.5Τ).

Αποκατάσταση του σφάλματος μαγνητικής επιδεκτικότητας:  

• Αφαίρεση μεταλλικών αντικειμένων του ασθενούς.
• Χρήση SE ακολουθίας αντί για GE, επειδή η παρουσία παλμών 180^ο ακυρώνει τις απώλειες της συμφασικότητας που προκαλούν διαφορετικές μαγνητικές επιδεκτικότητες.
• Χρήση μεγαλύτερου εύρους συχνοτήτων rBW.
• Χρήση multishot τεχνικής αντί single shot.
• Χρήση STIR αντί τεχνικής χημικού προκορεσμού.
• Χρήση μικρότερου FOV ή τομών μικρότερου πάχους.
• Χρήση ακτινωτής (radial) σάρωσης του Κ Χώρου.
• Χρήση ειδικών πηνίων εξομάλυνσης.

βλ. https://www.radiologycommunity.gr/2018/07/perfusion.html#more

www.radiologycommunity.gr

Β.Μ.-Θ.Θ.

Ενδεικτική Βιβλιογραφία:

-Westbrook C., Handbook of MRI Technique, Blackwell Science, ²1999

-Κουμαριανός Δ., Μαγνητική Τομογραφία: Από τις βασικές Αρχές στην Κλινική Πράξη, Εκδ. Ζεβελεκάκη, Αθήνα 2013.

-Westbrook C., Kaut Roth C, Talbot J, Η Μαγνητική Τομογραφία στην πράξη, Ελληνική Επιμέλεια Κεχαγιάς Δ, Συργιαμιώτης Β, Δούση Μ, Καραβασίλης Ε, Εκδ. Παρισιάνος, 2019

-Χρυσικόπουλος Χ, Μαγνητική Τομογραφία: Φυσική και Ερμηνεία Εικόνας, Εκδ. Λίτσας, 2011

-Καραντάνας Α, Μαγνητική Τομογραφία: Φυσικές Αρχές – Ερμηνεία της Εικόνας, Εκδ. Βήτα, Ανατύπωση 2002

-Mamourian Α, PRACTICAL MR PHYSICS. AND CASE FILE OF MR ARTIFACTS AND PITFALLS, Oxford 2010

-GovindChavhan, Βασικές αρχές Μαγνητικής Τομογραφίας, (μτφρ. Καρακόζογλου Α, -Κούσκουρας Κ), Εκδόσεις Ροτόντα, 2003.

-Berquist T.: M.R.I. of Muscoloskeletal System, 3rd Edition, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia 1996.