Artefactos en Tomografia Computada2 (1)

Artefactos en Tomograa Computada Cátedra Tomograa Computada; Carrera: Licenciatura en Producción de Bioimágenes; Facultad de Ciencias de la Vida y la alud! "ni#ersidad Autónoma de $ntre %&os Apunte ela'orado por Bioing( )usta#o Bi*ai( Fuente: Barre+ ,ulia F(! -eat .ic/olas! 0Ar1facts 0Ar1facts in CT: %ecogni1on and A#oidance2! A#oidance2! %adio)rap/ics 3445; 35: 67896796( ntroducción e deTC? el t@rmino t@rmino artefacto  se aplica a cual=uier discrepancia entre los nmeros CT en la imagen reconstruida y los #erdaderos coepor =u@ ocurren? y cómo pueden ser pre#enidos! reducirlos o suprimidos( Las imágenes de TC son más suscep1'les de artefactos =ue las de % con#encional! dado =ue en la captur captura a y recons reconstru trucci cción ón de la imagen imagen inter inter#ie #ienen nen muc/as muc/as #aria #aria'le 'less =ue! =ue! si no están están todas todas austadas! pueden generar defectos( La t@cnica de reconstrucción asume =ue todas las mediciones son consistentes! de modo =ue cual=uier error se reDeará en la imagen reconstruida( Los 1pos de artefactos =ue pueden ocurrir son rayas! som'ras! anillos y distorsiones( $s posi'le agruparlos segn su origen! en cuatro categor&as: 6? Basados en la sica! =ue resultan resultan de los procesos sicos in#olucrados in#olucrados en la ad=uisición del dato dato de atenuación( 3? Basados Basados en el paciente! paciente! causados causados por factores factores tales tales como mo#imiento mo#imiento del paciente paciente >#olun >#oluntari tario o o in#oluntario?! presencia de materiales metálicos >prótesis?( E? Basados Basados en el tomógr tomógrafo afo!! por imperfec imperfecciones ciones en en el e=uipami e=uipamient ento( o( 5? Basados Basados en el proceso proceso de reconstrucci reconstrucción! ón! segn sea el tomógr tomógrafo afo /elicoida /elicoidal! l! mul1corte! mul1corte! etc( etc( Artefactos 'asados en la sica  $ndurecimiento del /a* "n /a* de % está compuesto de fotones indi#iduales con un rango de diferentes energ&as( A medida =ue este /a* atra#iesa un o'eto! se #uel#e más 0duro2! esto es! su energ&a media se incrementa de'ido a =ue los fotones de menor energ&a son a'sor'idos más rápidamente =ue los de mayor energ&a >Fig( 6?( Pueden ocurrir dos 1pos de artefactos de'idos a endurecimiento del /a*:

Figura 6( Cam'ios en los $spectros de $nerg&a de un /a* de % =ue pasa a tra#@s de agua( La energ&a media se incrementa con la profundidad >el espectro atenuado /a sido reescalado para =ue sea e=ui#alente en tamao al espectro original! a los efectos de facilitar la comparación? Artefactos de Copa Los % =ue atra#iesan la porción media de un fantoma cil&ndrico uniforme son endurecidos más =ue a=uellos =ue pasan por los 'ordes! dado =ue la longitud de los caminos son diferentes( $n la medida =ue el /a* se endurece! la #elocidad a la =ue se atena decrece y se /ace más intenso cuando alcan*a los detectores( $n consecuencia! los perFig( 3?( "n perFig Ea?(

Figura 3( Percoe
%ayas y 'andas oscuras $n secciones muy /eterog@neas >grandes diferencias de atenuación?! pueden aparecer 'andas oscuras o rayas entre los o'etos más densos del corte( $sto sucede de'ido a =ue la porción del /a* =ue pasa a tra#@s de uno solo de los o'etos densos en una cierta posición del tu'o! se endurece menos =ue cuando pasa a tra#@s de los dos o'etos en otra posición( $ste 1po de artefacto puede ocurrir tanto en regiones óseas como en scans donde se u1li*a un medio de contraste >Fig( 5?(

Figura E( Pera? y con corrección por cali'ración >'?

Figura 5( Artefactos de rayas de'idos a los efectos de endurecimiento del /a* por l&=uido de contraste( Caracter&s1cas construc1#as 0de fá'rica2 para minimi*ar el endurecimiento de /a*

Algunos fa'ricantes minimi*an el endurecimiento por usar Fig( K? y tam'i@n puede reducir la apariencia de 'andas negras en secciones no /omog@neas >Fig( 7?(

Figura K( mágenes TC de un fantoma de cráneo reconstruidas sin corrección de /ueso >a? y con corrección >'?(

Figura 7( mágenes CT de fosa posterior( Aparecen 'andas oscuras entre o'etos densos >/uesos? cuando sólo se aplica corrección por cali'ración >a? y se reducen cuando se aplica correcciones itera1#as soGHare de endurecimiento del /a* >'?( $#itación del endurecimiento de /a* por parte del operador A #eces es posi'le e#itar regiones óseas! sea por posicionamiento del paciente! sea por inclinación >1lt? del gantry( $s importante seleccionar el FV apropiado para la cali'ración /ec/a en el e=uipo y uso del Fig( Ma?(

Figuras 8 y M( >8? Necanismo de artefacto de #olumen parcial( >M? mágenes TC de un fantoma de aire con E ruedas acr&licas de 63 mm de diámetro! u'icadas a 6K cm del ee del gantry( >a? imagen o'tenida con las ruedas parcialmente introducidas dentro del anc/o de corte! donde se o'ser#an som'ras( >'? las ruedas introducidas totalmente en el anc/o no eJ/i'en artefactos de #olumen parcial( Los artefactos de #olumen parcial pueden e#itarse usando un anc/o de corte lo más star#a1on? de fotones "na fuente de serios artefactos de rayas es la eliminación de fotones =ue ocurre en áreas de alta atenuación tales como los /om'ros >Fig( 9?

Figura 9( imagen TC de un fantoma de /om'ros donde se o'ser#an artefactos de rayas causadas por eliminación de fotones( Cuando el /a* de rayos #iaa /ori*ontalmente! la atenuación es máJima y los fotones =ue alcan*an a los detectores son insu
ángulos son muy ruidosas( i el proceso de reconstrucción u1li*a estas proyecciones de alto ruido! al ser retroproyectadas generan rayas /ori*ontales! en este caso del fantoma de /om'ros( "na alterna1#a es incrementar la corriente de tu'o para aumentar la can1dad de fotones =ue alcan*an a los detectores! pero el paciente reci'irá una dosis eJcesi#a( Los fa'ricantes /an desarrollado otras alterna1#as para minimi*ar la eliminación de fotones! como se #erá a con1nuación( Nodulación automá1ca de la corriente de tu'o( $n algunos modelos de tomógrafos! la corriente de tu'o #ar&a automá1camente durante el transcurso de cada rotación! proceso conocido como modulación de miliamperaje ( $sto permite =ue una can1dad suFig( 64? sin necesidad de dosis eJcesi#as donde no es necesario >en los caminos de menor atenuación?(

Figura 64( Nodulación de miliamperae en función de la angulación de tu'o( Filtrado adapta1#o( Algunos fa'ricantes u1li*an correcciones por soGHare implementando
Figura 66( Proyección =ue podr&a pertenecer a u /a* de rayos atra#esando /ori*ontalmente la región de los /om'ros( >a? Proyección original( >'? Proyección
Para tomógrafos mul1corte eJiste una t@cnica de su'muestreo? puede resultar en p@rdida de información de detalles 'ordes 'ien deFig( 65?

Figura 65( Aliasing >rayas indicadas por Dec/a? en una imagen TC de un 'lo=ue de teDón en un fantoma de agua( A la derec/a! una ampliación del artefacto( $l aliasing es fácilmente reconoci'le dado su patrón de l&neas espaciadas =ue no representan ninguna estructura anatómica! pero donde la resolución de detalles se denominan #alores fuera de rango?( $l resultado es la o'tención de per
.ormalmente! se solicita a los pacientes se =uiten cual=uier pie*a metálica remo#i'le! tales como alaas! cadenas! etc( Los implantes metálicos en ocasiones pueden eJcluirse del estudio por posicionamiento del paciente o 1lt del gantry( Cuando esto es imposi'le! un incremento del ilo#oltae puede ayudar a penetrar algunos o'etos! y la u1li*ación de cortes delgados podrá reducir la contri'ución de'ida a #olumen parcial( Corrección por soGHare Las rayas de artefacto por metal pueden ser reducidas por sofHre( Algunos fa'ricantes usan t@cnicas de interpolación para sus1tuir los #alores fuera de rango en el per
Figura 6K( imágenes CT de un paciente con implante metálico! reconstruidas sin corrección >a? y con reducción de artefacto por metal >'?( No#imiento del paciente $l mo#imiento del paciente puede causar artefactos de errores de registro! esto es! som'ras o rayas en la imagen reconstruida donde /u'o mo#imiento >Fig( 67?( Aun=ue pueden tomarse medidas para e#itar el mo#imiento #oluntario! es ine#ita'le el in#oluntario( An as&! eJisten en algunos tomógrafos estrategias para minimi*ar os artefactos resultantes(

Figura 67( magen TC de ca'e*a =ue eJ/i'e artefactos de mo#imiento $#itación de los artefactos de mo#imiento por parte del operador( $l posicionamiento del paciente en posturas lo más cómodas posi'les! es sutales como pacientes pediátricos? puede ser necesario inmo#ili*ar al paciente por sedación( La u1li*ación de un 1empo de scan tan corto como sea posi'le! ayuda a minimi*ar estos artefactos( $l mo#imiento respiratorio puede minimi*arse si el paciente es capa* de retener el aire durante el scan( La sensi'ilidad de la imagen a los artefactos de mo#imiento depende de la orientación del mo#imiento( $s preferi'le =ue la posición de comien*o y underscan? puede tam'i@n reducir estos artefactos de'ido al menor 1empo de estudio! pero la resolución empeora al contar con menor nmero de proyecciones(

Corrección por soGHare: la mayor&a de los tomógrafos! cuando son u1li*ados en modo scan de cuerpo! automá1camente aplican pesos diferentes a las proyecciones de principio y
Figura 68( mágenes TC con m@todo de reconstrucción original >a? y con corrección de artefacto por mo#imiento >'?( incroni*ación card&aca: el rápido mo#imiento card&acas puede conducir a se#ero artefactos por mo#imiento en imágenes del cora*ón( Para e#itarlos! eJisten t@cnicas para producir imágenes =ue u1li*an datos de una fracción del ciclo card&aco! donde /ay menor mo#imiento >diástole?( $sto es posi'le al sincroni*ar t@cnicas de detección de puntos y segmentos de inter@s del $C) y u1li*arlos para sincroni*ar la selección de datos de imagen para reconstruir( Proyecciones incompletas i cual=uier posición del paciente cae fuera del FV del scan! la computadora tendrá información incompleta so're esta porción y pueden aparecer artefactos de rayas y som'ras( La Fig( 6M muestra un paciente eJaminado con los 'ra*os a los costados! =ue están fuera del FV pero dada su par1cipación en algunas proyecciones durante el scan! conduce a artefactos =ue degradan signi
Figura 6M( magen o'tenida con los 'ra*os del paciente a los costados pero fuera del campo de scan! pro#ocando artefactos de rayas( Para e#itar artefactos de'idos a proyecciones incompletas es fundamental el posicionamiento del paciente de modo =ue no =ueden partes fuera del campo de scan( Artefactos 'asados en el tomógrafo Artefactos de anillo i uno de los detectores de un tomógrafo de tercera generación está descali'rado! la 0'anana2 de detectores dará un error sistemá1co consistente con la posición de a=uel detector! produciendo la reconstrucción un artefacto en forma de anillo >Fig( 69?(

Figura 69( Formación de un artefacto de anillo cuando un detector está fuera de cali'ración en un tomógrafo de tercera generación( "n tomógrafo con detectores de estado sólido! donde cada detector es una en1dad separada! es en principio más suscep1'le de artefactos de anillo =ue otro con detectores de gas Jenón! dado =ue la 'anana de detectores consiste en una cámara nica llena de gas! su'di#idida por electrodos =ue cons1tuyen sicamente cada detector( Pero el gas es comn a todos ellos! minimi*ando la descali'ración( Anillos #isi'les en un fantoma >Fig( 34? pueden no aparecer #isi'les en una imagen cl&nica si se u1li*a una #entana amplia >R grande?( An si fuera #isi'le! el anillo raramente podr&a confundirse con enfermedad( in em'argo! los anillos pueden deteriorar la calidad diagnós1ca de la imagen par1cularmente cuando está afectados detectores del centro de la 'anana! creando una manc/a en el centro de la imagen reconstruida(

Figura 34( magen TC de un fantoma lleno de agua( e o'ser#an artefactos de anillo( Correcciones por soGHare La presencia de artefactos circulares es un indicador de =ue la ganancia del detector necesita cali'ración o está a#eriado y será necesario ser#icio t@cnico( Los tomógrafos modernos u1li*an detectores de estado sólido pero su potencial riesgo de producir artefactos de anillo se #e reducido por soGHare =ue caracteri*a y corrige las #ariaciones de los detectores( Artefactos de tomógrafos /elicoidales y mul1corte Artefactos /elicoidales en el plano aJial: escaneo de corte simple( $n general! se #en los mismos artefactos tanto en escaneo /elicoidal como secuencial( in em'argo! /ay artefactos adicionales =ue pueden ocurrir en los /elicoidales de'ido a interpolación y proceso de reconstrucción( Los artefactos ocurren cuado las estructuras anatómicas cam'ian

rápidamente en la dirección del ee * >por eemplo! en la parte superior del cráneo? y empeoran en la medida =ue se incrementa el pitc/( i se reli*a un escaneo /elicoidal de un fantoma cónico con su ee coincidente con el ee *! las imágenes resultantes de'er&an aparecer circulares( Pero de /ec/o! sucede =ue la forma es distorsionada de'ido a la función de peso usada en el algoritmo de interpolación >Fig( 36?( Para algunos ángulos de proyección! la imagen es inDuenciada más por las contri'uciones de las partes más anc/as del cono! mientras =ue para otros! predominan contri'uciones de las partes #ecinas más angostas( As&! la orientación del artefacto cam'ia como función de la posición del tu'o(

Figura 36( mágenes TC aJiales consecu1#as ad=uiridas con escaneo /elicoidal de un fantoma con forma de cono u'icado su ee a lo largo del ee *( $n imágenes cl&nicas tales como la serie de imágenes de /&gado mostrada en la Fig( 33! los artefactos /elicoidales pueden fácilmente ser interpretados como enfermedad(

Figura 33( erie de imágenes de un tomógrafo /elicoidal( Las Dec/as muestran artefactos /elicoidales(

Para mantener los artefactos /elicoidales al m&nimo! con#iene: 

"sar el pitc/ lo más pe=ueo posi'le;



"n interpolador /elicoidal de 6M4Q meor =ue de E74Q;



Cortes lo más delgados posi'les(

A #eces es preferi'le usar t@cnica aJial con#encional meor =ue /elicoidal para e#itar este 1po de artefacto >por eemplo! en cere'ro?( Artefactos /elicoidales en tomograa mul1corte Lo anteriormente descripto se complica más an en tomógrafos mul1corte( La Spica apariencia de molino de #iento de estos artefactos >Fig( 3E? se de'e al /ec/o de =ue muc/as
Figura 3E( magen TC de una esfera de acr&lico de 63 mm de diámetro en aire! o'tenida con un anc/o de corte de 4!7 mm y pitc/ de 6!8K! mostrando artefacto de molino de #iento( $n lugar de usar interpoladores de dos puntos como en tomógrafos /elicoidales de corte simple! en los mul1corte se u1li*an interpoladores de muc/os puntos en el ee *( $sto reduce la se#eridad del artefacto de molino