17-05 Artefactos de procesado y mapeo de señal

17-05-01 Artefactos de desplazamiento químico

El artefacto por desplazamiento químico está originado por la diferencia en la fre­cu­en­cia de resonancia de protones en ambientes químicos diferentes. Los pro­to­nes contenidos en entornos de grasa y agua están separados por 3,5 ppm. Tanto los procesos de codificación de frecuencia como de corte utilizan la in­for­ma­ción de frecuencia. Las señales de los protones de grasa y agua en la misma posición resultarán en frecuencias diferentes y por lo tanto un desplazamiento relativo de uno de los componentes de la señal (Figura 11-02 y Figura 17-11).

Dado que éste es un artefacto dependiente de la frecuencia, el efecto será más pronunciado en campos más altos, con desplazamientos de varios píxeles en la di­rec­ción de lectura. El artefacto se puede reducir mediante el uso de gradientes de mayor intensidad, pero esto tiene el desafortunado efecto secundario de dis­mi­nuir la relación señal-ruido.

Figura 17-11: Imágenes de RM de alto campo (1,5 T) que muestran artefactos por des­pla­za­mi­en­to químico en la dirección de lectura, que está orientada verticalmente en la imagen.

El artefacto por desplazamiento químico se observa como una borde negro entre la grasa y el músculo.

El problema se puede solucionar mediante la supresión de uno u otro de los com­po­nen­tes antes de la recogida de cada línea de datos. Esto se puede hacer ya sea mediante el uso de técnicas de presaturación (que requieren una buena ho­mo­ge­nei­dad de campo estático) [⇒ Femlee], o mediante el uso de varios módulos de adición-sustracción (que aumentan el tiempo de adquisición) [⇒ Dixon, ⇒ Szumowski].

Como hemos visto en el Capítulo 11, en los estudios basados en eco de gra­di­en­te, los cambios en el tiempo de eco producen cambios en las fases relativas de los componentes de grasa y agua de la señal. Esto se puede utilizar para cambiar el contraste en la imagen o como base para las técnicas de supresión grasa [⇒ Williams].

17-05-02 Artefactos de bordes negros

En algunas ocasiones se observan contornos negros bien definidos alrededor de estructuras anatómicas. Estos artefactos son otra clase de artefactos de des­pla­za­mi­en­to químico. Las secuencias más propensas a mostrar tales artefactos son de las de inversión-recuperación y las secuencias de eco de gradiente. La Figura 17-12 es un ejemplo de una secuencia eco de gradiente del abdomen.

Figura 17-12: Artefactos de borde negro en el abdomen. Secuencia eco de gradiente con un tiempo de eco de 16 ms.

Las señales del agua y la grasa pueden estar en fase o fuera de fase, como se ex­pli­có para la técnica de supresión grasa en el Capítulo 11. Si esto ocurre ac­ci­den­tal­men­te en regiones con efectos de volumen parcial entre órganos ricos en agua y órganos ricos en lípidos, la señal desaparece y los contornos se muestran ar­te­fac­ta­dos. Para evitar estos contornos, se deben utilizar los tiempos de eco en fase Figura 11-03. Por otra parte, se debe realizar el estudio con secuencias ecos de espín, cuyos pulsos de refase de 180° permiten reorientar los cambios de fase.

17-05-03 Artefactos de truncamiento

El artefacto de truncamiento se conoce también como anillado o artefacto de Gibbs. Aparece como estrías paralelas, cerca de las interfaces entre tejidos con intensidades de señal diferentes, tales como grasa-músculo o LCR-médula espi­nal. Debido a que estas líneas imitan estructuras normales, pueden presentar pro­ble­mas de interpretación si no se reconocen como artefactos.

Los artefactos de truncamiento son especialmente graves cuando se utilizan imagen con matrices pequeñas y se puede reducir simplemente utilizando ta­ma­ño de matriz mayor. El sobremuestreo, aunque no tiene efecto sobre la in­ten­si­dad de los artefactos de truncamiento, reduce su espaciamiento y a menudo re­sul­ta en un emborronamiento del mismo o en que sea imperceptible.

Los artefactos de truncamiento son los más habituales en la dirección de co­di­fi­ca­ción de fase, debido a que el aumento de la matriz en esta dirección aumenta el tiempo de exploración. Por lo general, combinando de forma adecuada la ori­en­ta­ción de la exploración con el aumento de la matriz de datos en la dirección de codificación de frecuencia se reduce el artefacto a un nivel tolerable (Figura 17-13). Los artefactos de truncamiento también se pueden reducir mediante la aplicación de un filtro paso bajo. Sin embargo, no sólo el artefacto, sino toda la imagen, se verán afectados.

Figura 17-13:
Artefacto de truncamiento (en anillo o de Gibbs).
Izquierda: (a) Adquisición del 60% con artefactos. (b): Adquisición del 80% sin artefactos visibles.
Derecha: Artefactos de truncamiento simulando siringomielia.
(c) ponderación T1, (d) ponderación T2.
Como se muestra en (a) y (b), la reducción de estos artefactos se consigue aumentando el tamaño de la matriz, por ejemplo, de 128×128 a 256×256, o aumentando el porcentaje de las líneas de codificación de fase.

17-05-04 Solapamiento

El solapamiento (artefacto de superposición o doblamiento; en inglés: aliasing, backfolding, foldover, phase wrapping o wrap around artifact) hace que los da­tos que se encuentran fuera del campo de visión especificado aparezcan en la imagen. Puede ocurrir tanto en la dirección de codificación de fase como de fre­cu­en­cia.

En la dirección de codificación de frecuencia estos artefactos son resultado de la presencia de señales con una frecuencia demasiado alta. De acuerdo con el teo­re­ma de Nyquist, las frecuencias deben muestrearse al menos dos veces por ciclo, a fin de reproducirlas con precisión.

Dependiendo del sistema de detección utilizado, los datos se pueden solapar de nuevo en la imagen en el mismo lado o en el opuesto. Estas señales de alta frecuencia se pueden eliminar con un filtro, pero la respuesta de dicho filtro no se corresponderá exactamente con el rango de frecuencia deseado (el ancho de banda de la imagen), lo cual originará aún algunos artefactos o pérdidas de señal en los bordes de la imagen. Este problema se puede solucionar con la du­pli­ca­ción de la cantidad de datos recogidos (sobremuestreo), ya sea al duplicar la ve­lo­ci­dad de muestreo a la frecuencia de muestreo crítica (frecuencia de Nyquist) o doblando el tiempo de adquisición. El segundo método tiene la ventaja de que se mejora la relación señal-ruido por un factor √2.

A continuación se puede aplicar un filtro que elimina todas las frecuencias fue­ra del ancho de banda de la nueva imagen, pero que no tiene efecto sobre las frecuencias que corresponden al campo de visión deseado (Figura 17-14). Des­pués de la transformada de Fourier, los cuadrantes exteriores de los datos so­bre­mu­es­trea­dos se descartan, lo que nos deja con el campo de visión original y sin artefactos (Figura 17-15).

Figura 17-14 (izquierda):
Relación entre el filtro (arriba), las frecuencias de la imagen para muestreo normal (centro), y sobremuestreo (abajo).

Figura 17-15 (derecha):
Imagen de un kiwi.
Izquierda muestreo normal; derecha resultado del sobremuestreo. En ambos casos la ori­en­ta­ción del gradiente de codificación de frecuencia es vertical. En la imagen de la izquierda el so­la­pa­mi­en­to de la señal originada fuera del campo de visión resulta en el artefacto visible en la parte inferior de la imagen (flecha).

En la dirección de codificación de fase el solapamiento es resultado de señales de fuera del campo de visión que se solapan en la imagen en el lado opuesto (Figura 17-16), dado que las dos posiciones presentan fases idénticas.

Figura 17-16:
Backfolding artifact resulting from the sample being larger than the field of view in the phase en­cod­ing direction, which is orientated left-right in this example.

También se puede aplicar el sobremuestreo a la dirección de codificación de fase, pero se duplicará el tiempo de adquisición (dado que se necesitan el doble de codificaciones de fase), por lo que se utiliza poco en la práctica. La solución práctica habitual es orientar la dirección de codificación de fase en la imagen de tal manera que no hay estructuras anatómicas que se extienden más allá de los límites de la imagen en esa dirección. Si esto no es posible, se puede utilizar una bobina de superficie para limitar el volumen del que se obtiene la señal. Esto re­du­ce o elimina el problema. En estudios 3D, el solapamiento se puede producir en ambas direcciones de codificación de fase.

En la Figura 17-18 se muestra el solapamiento como artefacto en el espacio-k.

17-05-05 Artefactos de cuadratura

La señal de resonancia magnética se detecta mediante un receptor que tiene dos canales, con la señal de referencia para el segundo canal desplazada en fase ex­ac­ta­men­te 90° con respecto a la referencia utilizada para el primer canal. Cual­quier desajuste en el resultado de estos desplazamientos de fase resulta en una imagen fantasma, que aparece girada alrededor de los ejes x e y con respecto a la imagen principal (Figura 17-17). Este artefacto se puede eliminar mediante el ajus­te de la fase y la ganancia del receptor, lo que se logra fácilmente mi­ni­mi­zan­do el pico de cuadratura en una señal transformada fuera de resonancia.

Figura 17-17: Artefacto de cuadratura resultado de un mal ajuste del receptor.

17-05-06 Artefactos del espacio-k

Existen artefactos adicionales relacionados con el espacio-k como, por ejemplo, puntos de datos erróneos (spikes) [⇒ Mezrich]. Dos de estos artefactos se mues­tran en la Figura 17-18 y la Figura 17-19.

Figura 17-18: Artefactos del espacio-k: artefacto de solapamiento.

Figura 17-19: Artefactos del espacio-k: interferencia de radiofrecuencia.

La Tabla 17-01 resume los artefactos más comunes y sus soluciones. Los ar­te­fac­tos causados por componentes defectuosos, mal funcionamiento del sistema de imagen, o artefactos relacionados con equipos de fabricantes específicos pue­den ser diferentes de los artefactos comunes cubiertos en este capítulo [⇒ Hen­kel­man, ⇒ Johnson].

Tabla 17-01:
Artefactos de la imagen y soluciones. Modificado de ⇒ Henkelman and ⇒ Johnson.