Meniu Închide

Artefactele Explorării CT în Examinările Cardiace

Autori

Dragoș Cuzino, Cristian Grădinaru, Silviu Stanciu
Spitalul Universitar de Urgență Militar Central

 

Tedințele în explorarea imagistică a cordului și a arterelor coronare au fost puse în pratică datorită progreselor tehnicii medicale spectaculoase înregistrate în ultimii ani. Acestea permit studii angiografice prin CT multislice și multidetector, care pot elimina artefactele de mișcare generate de contracțiile inimii.

Studiul coronarografic prin CT poate oferi informații în strânsă corelație cu alegerea pacientului potrivit unei astfel de investigații de către medicul prescriptor. Despre pacientul selectat și căruia i se recomandă examinarea putem afirma că ar trebui să îndeplinească cel puțin două condiții: să aibă probabilitate de boală arterială coronariană și să aibă un puls stabil, cu valori de aproximativ 60 bătăi pe minut cu sau fără medicație. Este tipul de investigație care necesită o strânsă colaborare între medicul care recomandă examinarea, echipa medicală care o efectuează și pacient.

Tomografia Computerizată (CT) a câștigat recunoașterea ca metodă de investigație foarte eficientă în explorarea neinvazivă a unei largi varietăți de maladii cardiace. Dintre acestea, cea mai eficentă exploare este cea cardiacă datorită valorii înalt predictive negative, cu alte cuvinte excluderea maladiei ischemice cardiace la pacienții cu risc intermediar simptomatici atunci când arterele coronare au calibru normal sau aproape normal. Avansul tehnologic continuu a reușit obținerea unei viteze de rotație a tubului tot mai mare precum și utilizarea în același timp a unui număr tot mai mare de coroane de detector, aspecte care au crescut rezoluția spațială a metodei foarte mult. Mari progrese au apărut și în îmbunătațirea caracterizării și vizualizării perfuziei structurilor cardiace și evaluarea CT a funcției cardiace. Toate aceste progrese au apărut simultan cu reducerea dozei de iradiere. Metoda este însă foarte vulnerabilă la multiple artefacte care pot apărea. Aceste artefacte trebuie cunoscute pentru că pot simula diferite tipuri de patologie.

În principiu CT coronariană se poate efectua în mod prospectiv și retrospectiv dar în amble cazuri achiziția datelor se face sub control ECG. În achiziția retrospectivă datele se adună în timpul unei achiziții continue și reconstrucția datelor se face în orice fază a ciclului cardiac iar doza de iradiere este relativ mare.

În cazul achiziției prospective reconstrucția se face în mod axial de tipul „step-and-shoot“ în care datele sunt achiționate între două intervale R-R ale ciclului cardiac. Masa de examinare se deplasează apoi la noul interval și această modalitate permite o iradiere relativ mică. Această modalitate de achiziție a fost eficientizată de noua generație CT de tip „dual source“ – cu două tuburi de raze X care scanează complementar. Totodată, tot cordul poate fi scanat într-un singur ciclu cardiac și se minimalizează artefactele. Tehnica necesită ritm cardiac stabil ideal sub 60 de bătăi pe minut iar volumul explorat este de peste 32cm. Rezoluția temporală este îmbunătățită prin utilizarea reconstrucției parțiale.

Calitatea explorarării cardiace poate fi limitată de multiple tipuri de artefacte care pot apărea în practica medicală obișnuită. Acestea se pot datora atât pacienților cât și limitelor tehnice ale metodei. Artefactele pot fi generale sau pot avea anumite particularități specifice explorării cardiace.

Artefacte legate de pacient:

  • metalice
  • de mișcare; respirație; pulsație

Artefacte date de contrastul iodat

Pseudotrombusul: la nivelul confluentelor venoase; în venele pulmonare; în trunchiul venos brahiocefalic si vena cavă superioară; pseudoleziuni în venele hepatice surprinse în câmpul de scanare.

Artefacte specifice modului spiral de achiziție continuă a datelor

  • în plan transversal aceleași ca cele din achiziția secvențială;
  • artefacte suplimentare datorită proceselor de interpolare; sunt amplificate când se utilizează un pitch mare (pitch= distanța pe care se mișcă masa de examinare ăn timpul rotației de 360 de grade a tubului) ; deformarea structurilor în directia axei z; •
  • calibrarea necorespunzătoare a detectorilor duce la apariția de ringuri (imagini sub formă de inele) hipodense în jurul pacientului ducând la un aspect de „zebră“ pe reconstrucțiile multiplanare MPR (multiplanar reconstructions).

Efectul de volum parțial

Într-un mediu heterogen compus din structuri ce prezintă coeficienți de atenuare diferiți, măsurarea densității într-un punct al unei secțiuni groase, reflectă coeficientul de atenuare mediu care nu permite individualizarea diferitelor elemente ce intră în alcătuirea grosimii secțiunii.

Fotopenia și zgomotul

O imagine CT este cu atât mai fotopenică cu cât numărul de fotoni este mai mic. Acest fenomen afectează rezoluția în densitate. Creșterea rezoluției în densitate se poate obține crescând grosimea secțiunii, crescând durata de expunere (risc de artefacte de mișcare) sau crescând intensitatea fasciculului de raze X. Dublarea rezoluției în densitate conservând rezoluția spațială se poate obține prin creșterea dozei de iradiere de 4 ori.

     Artefactele de mișcare

Numărul și amplitudinea lor pot crește cu durata scanării; scurtarea timpului de achiziție în achiziția spirală mai ales în CT multislice minimalizează artefactele de mișcare.

Trecerea fasciculului de raze X prin țesuturi cu coeficienți de absorbție ridicați și cu diferențe foarte mari de densitate este responsabilă de o autofiltrare și de absorbția fotonilor ce au energia cea mai slabă; fasciculul rezidual este astfel constituit numai din fotoni de energie ridicată, pentru anumite traiecte profilul de atenuare putând fi alterat. Un exemplu îl constituie artefactele de os din fosa cerebrală posterioară materializate sub forma unor benzi hipodense proiectate peste trunchiul cerebral între cele două piramide pietroase sau calcificările coronariene sau cardiace precum și corpurile străine metalice aflate în vecinătatea unor structuri cu densitate mică; pentru minimalizarea sa este necesară realizarea unei filtrări ale fasciculului de raze X și utilizarea unui KV ridicat.

Fereastra de vizualizare selectată afectează contrastul și zgomotul. Dacă fereastra este largă, contrastul din imagine este redus, ducând la o limitare a detecției leziunilor focale din ficat și pancreas. O fereastră îngustă determină creșterea zgomotului și șterge posibilitatea individualizării structurilor lipomatoase și a leziunilor cantonate în grăsimea intra sau extraperitoneală: edem, infiltrație sau acumulări aerice.

Aspectul de artefact de metal sau în bandă (streak artifact) se poate datora unor multiple cauze. Complexitatea artefactului se poate datora unei asocieri de zone strălucitoare și de zone de fotopenie. Artefactul se datorează densității metalice dar și zonei de interfață cu stucturi hipodense. Artefactul se asociază adesea cu artefactul de tip undersampling de subeșantionare și este mai evident în cazul obiectelor mici sau cu margini ascuțite și în caz de structuri cu număr atomic mare. Acest artefact apare în cazul scanării unor stenturi, pacemakerului, sau de defibrilatoare implantabile asociate cu cabluri, fire sau clipuri metalice. Reducerea artefactelor de mișcare necesită aplicarea de metode multiple. Artefactul beam-hardening de întărire poate fi redus prin amplificarea potențialului electric sau crearea sistemului de tip monoenergie virtuală monoenergetică dintr-o sursă de tip dual. Efectul de volum partial poate fi micșorat prin creșterea rezoluției spațiale. Se mai folosesc și alte algoritmuri de scanare pentru netezirea marginilor in regiunea de contact.

Artefactul de tip Quantum Mottle sau de tip zgomot crescut (CT noise) apare secundar fotopeniei atunci când o cantitate mica de fotoni ajunge la detectori. Chiar dacă acesta nu este un artefact el conduce la o calitate redusă a imaginii. Cea mai frecventă cauză a unei astfel de imagini zgomotoase este greutatea mare a pacientului, în special la pacienții obezi. Acest artefact este întâlnit la obezi pe axa transversală iar la pacienții care nu sunt obezi la nivel mediastinal pe direcția anteroposterioară. Reducerea sau anularea acestei imagini de tip zgomotos în bandă se poate face prin creșterea numărului de fotoni și optimizarea modulării intensității curentului la nivelul tubului de raze X. Spre deosebire de explorările de alt tip pentru care zgomotul imaginii depinde de pitch, cele pentru explorarea cardiacă depind doar de raportul curent/ timp. Algoritmul de reconstrucție a imaginii poate fi folosit pentru diminuarea artefactelor. Acest tip de artefacte se pot potența astfel încât pot produce imagini cu semnificație clinică incertă. Modificări ale ferestrei de vizualizare a imaginilor, un volum mai mare de substanță de contrast cu concentrație mare cumulate cu alte modalități pot optimiza aspectul imaginilor. Pe de altă parte, la pacienții cu stenturi, cu calcificări extensive și clipuri chirurgicale toate aceste artefacte pot fi depășite.

Artefactele de tip bandă „streak artifact“ rezultă prin amestecul de imagini în timpul achiziției sau reconstrucției de imagini în diferite planuri. Reducerea timpului de scanare, obținerea unui pitch cât mai mare, omogenizarea contrastului în aortă, în ventriculul stâng și arterele coronare sunt soluții care pot influența aspectul imaginilor.

Artefactul poor contrast enhancement sau de substanță de contrast insuficientă poate apărea din motive variate începând de la tehnică la pacient. Alegerea unei substanțe de contrast nepotrivite și injectarea cu parametri improprii pot produce aspect de enhancement insuficient. Extravazarea paravenoasă de substanță de contrast poate deasemenea reduce cantitatea care ajunge în torentul circulator. Acoperirea insuficientă a ariei explorate ca și alegerea inadecvată a sistemului de parametric de tip bolus tracking produc timpi de scanare inadecvați și imagini care sunt suboptimale pentru analiză. Același aspect poate apărea și în insuficiența cardiacă, hipertensiunea pulmonară, maladiile valvulare, manevra Valsalva care pot afecta negativ calitatea imaginilor în explorarea cardiacă și a arterelor coronare. Obezitatea afectează cu același efect calitatea imaginilor. Raportul contrast/zgomot este mic. Pentru evitarea acestor artefacte este necesară parcurgerea mai multor pași. Volumul agentului de contrast, densitatea substanței de contrast precum și fluxul pot fi ajustate și optimizate în funcție de particularitățile pacientului.

Artefactele de mișcare sunt cele mai des întâlnite artefacte la examinarea CT cardiacă și includ mișcările cordului, mișcările respiratorii și ale corpului.

Artefactele datorate mișcărilor cordului

Principala provocare a examinării CT de cord este obținerea unor imagini statice de înaltă calitate ale cordului în mișcare. Pentru tehnicile care obțin imagini pe parcusul mai multor cicluri cardiace este necesar un ritm lent și regulat. Frecvențele cardiace înalte sunt principala cauză a artefactelor de mișcare, acestea putând fi agravate de un ritm neregulat sau extrasistole.

În plan axial, artefactele datorate mișcării cordului pe perioada unui singur ciclu cardiac pot aparea ca zone neclare de blurring, ghosting, winging sau streaking. Calciul sau un stent metalic pot produce dungi albe și întunecate alternative care pornesc de la acestea în artefactul de tip streaking. Acest artefact poate lua un aspect variat în funcție de fazele cardiace, spre deosebire de artefactul beam-hardening.

La nivelul arterei coronare drepte apar cele mai multe artefacte de miscare, fiind urmate în ordinea frecvenței de cele produse de artera circumflexă, de trunchiul arterei coronare stângi și de artera descendentă anterioară.

Un ritm neregulat poate sa producă artefactele în „trepte de scară“ care se manifestă ca zone de discontinuitate ale structurilor anatomice și pot mima stenoze, mai ales în secțiunile axiale. Benzi liniare pot fi vizualizate și în planurile sagitale, coronale, sau în reconstrucțiile tridimensionale.

Timpul de achiziție este corelat cu gating-ul ECG pentru a reduce acest tip de artefacte și pentru a se obține imagini cât mai bune.

Pentru a reduce apariția acestor artefacte se pot reduce cât mai mult mișcările cardiace sau se poate scădea timpul de achiziție. Cea mai eficientă metodă constă în reducerea frecvenței cardiace și stabilizarea ritmului cardiac. Astfel, se obțin imagini mai bune și poate crește sensibilitatea pentru evaluarea stenozelor coronariene. Acestea se pot realiza prin administrarea β-blocantelor (pe cale orală sau intravenoasă) înaintea examinării. Acestea pot fi ineficiente la unii dintre pacienți sau la cei care prezintă contraindicații de admistrare. Prin scăderea frecvenței cardiace se alungește diastola și crește timpul în care se poate face scanarea inimii. O alură ventriculară <60 bătăi/minut este recomandată pentru a obține imagini optime, aceasta variind odată cu rezoluția temporală a instalației CT. În timpul apneei din inspirul profund inițial scade frecvența cardiacă, iar apoi crește. La administrarea de contrast și la pacienții anxioși frecvența poate crește brusc și pot apărea artefactele de mișcare.

Imagini mai bune se pot obține folosind tomografe de ultimă generație, cu o viteză mare de rotație a gantry-ului (care crește rezoluția temporală), cu două surse de raze X, cu dectectori cu zonă largă (ex peste: 16 cm), care pot să exploreze print-o singură scanare întreaga inimă pe perioada unui ciclu cardiac și care obțin cât mai multe date și cu scăderea iradierii pacientului, reducând astfel apariția artefactelor apărute în timpul reconstrucțiilor.

Rezoluția temporală efectivă poate să fie crescută folosind reconstrucții multisegment, în care imaginea se formează utilizând date colectate pe parcursul a mai multor bătăi cardiace succesive. Astfel rezoluția temporală crește cu numărul ciclurilor cardiace folosite. Acestea sunt posibile numai cu gating ECG retrospectiv, frecvențe și ritm cardiac regulate. Pentru această tehnică este nevoie să nu se schimbe frecvența cardiacă și să nu apară extrasistole astfel încât inima să fie în aceiași poziție în fazele ciclurilor cardiace folosite în timpul examinarii. Dacă aceastea variază, apar artefactele de mișcare.

Tomografele computerizate folosesc algoritmi pentru a compensa mișcările cordului. Există și metode de postprocesare pentru reducerea artefactelor. La frecvențe <60 bătăi/min, artefactele sunt minimizate în reconstrucția de la mijlocul spre sfârșitul diastolei (70%), iar la frecvențe >65 bătăi/min în cele de la sfârșitul sistolei (35%). Diferite structuri se văd mai bine în diferite faze ale ciclului cardiac, astfel fiind necesare multiple reconstrucții.

Artefactele datorate mișcărilor respiratorii apar atunci când pacientul nu poate să mențină apneea în timpul achiziței. Ele pot fi reduse prin timpul de scanare, însă pentru pacienții dispneici acest lucru poate să nu fie suficient. Cel mai mare risc este la sfârșitul examinării, atunci când pacienții nu mai reușesc să își blocheze respirația.

Artefactele respiratorii sunt asemănătoare cu cele din timpul mișcărilor cordului, includ discontinuități, dar spre deosebire de acestea, ele pot să producă artefacte și asupra structurilor extracardiace cum ar fi sternul, coastele, aorta descendentă.

Dacă pacientul inspiră în timpul scanării cranio-caudale, arterele coronare sau diafragmul pot aparea dublate, iar dacă pacientul expiră poate apărea un spațiu gol în porțiunea inferioară a cordului. Înaintea examinării pacientul trebuie să primească instrucțiuni clare cu privire la comenzile respiratorii (apnee după inspir profund) pentru a crește complianța. La pacienții dispneici poate fi utilă hiperventilația înaintea examinării sau suplimentarea cu oxigen pentru a se putea crește durata apneei. Când apar artefacte severe în zone importante poate fi necesară repetarea scanării.

Artefactele secundare mișcărilor corpului apar atunci âand pacientul se mișcă în timpul achiziției și sunt asemănătoare cu cele descrise anterior. Ele pot fi minimalizate explicând pacientului întreaga procedură și cât este de important sa rămână nemișcat. Acestea sunt utile pentru scăderea anxietății pacientului, pentru ca acesta să fie pregătit pentru mișcarea mesei și zgomotul produs de gantry.

Efectul de volum parțial apare atunci când într-un singur voxel sunt cuprinse structuri cu densitati diferite. Atenuarea din acest voxel este media atenuarilor structurilor din interiorul acestuia. Volumul parțial este mai pronunțat la interfețele dintre țesuturi cu diferențe mari de densitate dintre ele, cum ar fi lumenul coronarian și plăcile calficate sau stenturile.

Un tip important de volum parțial apărut la tomografia cardiacă este calcium blooming. În arterele coronare cu calcificări întinse și dense, efectul de volum parțial împreună cu un oarecare grad de artefact de mișcare face calciul să apară mai mare decât este în realitate. Acest lucru duce la supraestimarea stenozelor. Din cauza acestui artefact, unele centre nu fac angiografie CT coronariana la un scor de calciu >1.000 unități Agatston.

Artefactul de calcium blooming poate fi redus prin creșterea rezoluției spatiale (scaderea dimensiunii voxelului), creșterea energiei fasciculului de raze X (scăderea atenuării obiectelor dense și reducerea diferenței de atenuare dintre structuri), folosirea dual-energy CT, creșterea lățimii ferestrei CT.

Beam hardening apare atunci când fasciculele de raze X sunt compuse din fotoni cu energii variate. Atunci când acestea trec printr-un obiect, razele X cu energii joase sunt atenuate mai mult față de cele cu energii înalte. Astfel fasciculul de raze X care iese din obiect este „întărit“ și are media energiilor mai mare decât fasciculul inițial. Efectul acestui artefact este mai evident atunci când fasciculul de raze X întâlnește medii cu coeficient de atenuare mare cum ar fi substanța de contrast iodată, osul sau metalul (fire, clipuri etc.). După ce fasciculul este întărit pătrunde mai usor țesuturile și astfel este receptionat de detector ca și cum ar fi mai puternic decât dacă nu ar fi întâlnit mediile dense.

Se manifestă ca pete întunecate sau dungi aparute în spatele unui obiect dens. Când apare în vecinatatea unei plăci calcificate poate fi greșit interpretat ca o placă ateromatoasă necalcificată. Câteodată poate apărea postchirugical odată cu apariția bulelor de gaz din mediastin sau din trunchiul arterei pulmonare și poate impiedica vizualizarea optimă a grefelor de bypass coronarian.

Artefactul de beam hardening poate fi redus prin folosirea de la început a unui fascicul mai dur sau cu un kilovoltaj mai înalt, sau prin folosirea tomografelor computerizate dual-energy care pot diferenția mai bine calciul de iod.

Acest artefact poate fi des întalnit din cauza prezenței de contrast dens nediluat din vena cava superioară sau din atriul drept în momentul examinării. O măsură de prevenire a acestui inconvenient este injectarea de ser fiziologic pe injectomat imediat după injectarea contrastului iodat pentru a spăla contrastul din vena cavă superioară.

Concluzii

Saltul calitativ uriaș dobândit de progresele tehnologice spectaculoase ale tomografiei computerizate trebuie valorificat prin includerea acestei tehnici valoroase în practica obișnuită și în algoritmele de examinare corespunzătoare ale pacientului cu suferință cardiacă. Ultima etapă este cea în care trebuie folosite eficient datele și imaginile obținute și în care cardiologul primește de obicei un raport și un CD cu imagini prelucrate de către radiolog în etapa de postprocesare a datelor. Etapele de achiziție, reconstrucție și procesare a imaginilor reprezintă pentru clinicianul radiolog doar noțiuni pe care trebuie să le cunoască și să le supravegheze în activitatea sa. Din practica medicală considerăm că pentru înțelegerea și implementarea terapeutică a rezultatelor trebuie formată o echipă mixtă radiolog-cardiolog, iar cunoașterea de către clinician a câtorva principii legate de achiziția, reconstrucția și procesarea imaginilor ar ajuta la interpretarea și judecarea minuțioasă a studiului coronarografic, în special în momentele de cumpănă diagnostică, atunci când orice detaliu contează, mai ales într-o tehnică generatoare de artefacte suplimentar prin natura ei (mișcarea arterelor coronare pe lângă cea dată de respirație sau mișcarea pacientului) sau de coexistența unei patologii asociate vizibilă în imaginile achiziționate.

 

Această publicaţie reprezintă o sursă de informare pentru medicii cardiologi. Daca sunteți pacient, retineți că aceste informații nu pot substitui un consult medical. Pentru întrebări despre sănătatea dumneavoastră, tratament şi alte aspecte ale îngrijirii, discutaţi cu medicul de familie sau cu un medic specialist.