Ultraäänen kuvausartefaktat Outi Pelkonen OYS, Radiologian Klinikka 29.4.2005 kaikissa radiologisissa kuvissa on artefaktoja UÄ:ssä artefaktat ovat kaikuja, jotka näkyvät kuvassa, mutta eivät vastaa sijainniltaan tai intensiteetiltään todellisia rajapintoja potilaassa osa artefaktoista helpottaa tiettyjen rakenteiden tunnistamista osa artefaktoista on ei-toivottuja ja häiritsevät tulkintaa UÄ-kuvantamisen perusoletukset UÄ-laitteiden ja tekniikoiden merkittävästä teknologisesta kehityksestä huolimatta artefaktat eivät ole hävinneet ne ovat UÄ:lle luontaisia, ja niitä esiintyy oikeasta tekniikasta ja oikeista koneen asetuksista huolimatta ultraäänikeila on kapea ja yhdenmukainen ultraääni etenee kaikissa kudoksissa 1540 m/s? D=VxT ultraäänen vaimeneminen on yhtenäistä ultraääni kulkee anturista suoraa linjaa kudosten rajapintaan ja takaisin anturiin UÄ-kuvassa intensiteetti riippuu vain kudoksen akustisista ominaisuuksista ja rajapinnan koosta, ja sitä on modifioitu ainoastaan TGC:tä käyttämällä kaikki lähetetyt kaiut on vastaanotettu ennen uuden ultraäänipulssin lähettämistä Mittaa aikaa D=VxT D=etäisyys V=nopeus (1540 m/s) T=aika kuvanmuodostus olettaa äänen nopeudeksi kaikissa kudoksissa saman eli 1540 m/s koska ultraäänivärähtelyllä kuitenkin on eri nopeus eri kudoksissa, voi heijastava rajapinta sijoittua väärään syvyyteen kuvassa 1
luu ja kaasu vaimentavat värähtelyä voimakkaasti, joten niiden taakse syntyy katvealue, joka näkyy mustana usein katvealueelle tulee reverberaatiokaikuja värähtelyn hyppiessä edestakaisin pinnallisimmissa kudoksissa 2
muiden kuin kuvaussuuntaan nähden kohtisuorien rajapintojen näkyminen riippuu pinnan rakenteesta ja tasaisuudesta sekä käytetystä taajuudesta täysin tasainen pinta ja matala taajuus? puhdas heijastumislaki toteutuu, joten esim. vino kiiltävä pinta, kuten biopsianeula, ei voi näkyä epätasainen pinta ja sen rakenteeseen nähden samaa kokoluokkaa oleva aallonpituus aiheuttaa runsaasti sironnutta värähtelyä, joten vinokin pinta näkyy kolme eri materiaalia UÄ-pulssit kohtisuoraan pinnat 45 asteen kulmassa keskellä voimakkaasti heijastava pinta, josta ei tule kaikuja takaisin anturiin tässä kulmassa kaarevien pintojen ja pyöreiden kohteiden laidat jäävät näkymättä, ja äänen taipuessa niiden taakse jää katve vinot, hyvin heijastavat pinnat voivat siirtää todellisuudessa pinnan sivulla olevan kohteen kuvaan pinnan alapuolelle samalla heijastavan pinnan alla olevien kohteiden näkyminen heikkenee. 3
koska äänivärähtely myös taittuu rajapinnan alle, siirtyy vinon pinnan takana oleva kohde sivusuunnassa väärään paikkaan tasaisten, voimakkaasti heijastavien pintojen (toinen voi olla anturin pinta) välissä voi tapahtua moninkertaista, edestakaista heijastelua tämän seurauksena ko. rakenteen taakse muodostuu valekaikuja (reverberaatiokaikuja) ja kuvia tätä tapahtuu erityisesti silloin, kun ultraääni on kohtisuorassa voimakkaasti heijastavaan pintaan nähden (pehmytkudos-kaasu) 4
nesteellä pieni ultraäänivaimennus, joten nesteen täyttämän rakkulan takaa tuleva UÄ-värähtely on voimakkaampaa kuin ko. syvyys edellyttäisi kyseinen kaikuvoimistuma auttaa kystadiagnostiikassa, mutta voi estää heikkojen rakennemuutosten näkymisen 5
VäriDoppler Doppler-siirtymällä tarkoitetaan vastaanotetun signaalin taajuuden poikkeamista lähetetyn signaalin taajuudesta. Tätä käytetään suunnan ja nopeuden määrittämiseen. väridoppler-kaiut ovat liikkuvista punasoluista takaisinheijastuneita kaikuja, värin kirkkaus on riippuvainen liikkuvien punasolujen nopeudesta näyttää missä on virtausta virtauksen suunnan pyörteisen virtauksen VäriDopplerin artefaktat 1) Väri puuttuu sieltä, missä on virtausta 2) Väriä on siellä, missä ei ole virtausta 3) Artefaktat, jotka häiritsevät virtauksen voimakkuuden ja suunnan arviointia Väri puuttuu... anturi virtauksen osoittamiseen riittää matalampi taajuus kuin mitä tarvitaan, jotta saadaan riittävän hyvä B-kuva kaulavaltimot: B-kuva 10-5 MHz, VäriDoppler 5 MHz UÄ-laitteet yleensä automaattisesti käyttävät matalampia taajuuksia Väri puuttuu... gain ja TGC (time gain compensation) liian matalana matalat virtaukset eivät näy liian voimakkaana aiheuttavat väriartefaktoja taajuusfiltteri, algoritmit liian korkealle asetettuna matalat virtaukset jäävät näkymättä 6
Väri puuttuu... color-write priority samassa pikselissä ei voi olla harmaata ja väriä määriteltävä koneelle kumpi ensisijainen joissakin laitteissa automaattinen, joissakin manuaalinen voi säätää niin, että väriä vain sinne, missä lumen on kaiuton, tai niin, että väriä tulee sinnekin, missä suoni ei B-kuvassa erotu Väri puuttuu... väridoppler tarvitsee dataa useista pulsseista, jotta virtauksen suunta ja nopeus voidaan määrittää hitaiden virtauksien tunnistamiseen tarvitaan 3-8 pulssia, nopeisiin virtauksiin vähemmän jos pulssien lukumäärää lisätään, frame rate hidastuu >>> color box:in pienentäminen auttaa Väri puuttuu... scale control matalilla arvoilla hitaat virtaukset näkyvät aliazing-ilmiöstä johtuen nopeampien virtausten suuntaa ei pystytä määrittämään nopeilla arvoilla matalat virtaukset eivät näy, esim carotis internan bulbus Väri puuttuu... värin puuttuminen ei aina tarkoita sitä, että virtausta ei ole vain kun hitaita virtauksia näkyy viereisissä suonissa, voi olla varma, että värin puuttuminen on merkittävää Väriä siellä, missä ei ole virtausta... Doppler-siirtymällä tarkoitetaan vastaanotetun signaalin taajuuden poikkeamista lähetetyn signaalin taajuudesta. mikä tahansa liike voi aiheuttaa Dopplersiirtymän ja simuloida virtausta 7
sydän anturin liike av-fisteli kontrastiaineen mikrokuplat color gain filtterit algoritmit color-write priority Peilikuvan aiheuttama artefakta v. subclavia keuhkon apeksin päällä ääniaalto heijastuu takaisin keuhkon pinnasta v.subclavian liikkuviin punasoluihin siitä aiheutuva Doppler-siirtymä heijastuu takaisin keuhkon pintaan ja siitä takaisin anturiin Artefaktavärin erottaminen oikeasta värähtelevää ei pelkästään yhteen suuntaan sekaisin sinisiä ja punaisia väripikseleitä spektrikäyrän analysointi 8
Artefaktat, jotka häiritsevät virtauksen voimakkuuden ja suunnan arviointia reverse anturin suunta suonen suunta hidas frame rate, loppudiastole / alkusystole aliasing Nyquistin taajuus = 2 x Doppler taajuus jos pulse repetition taajuus sen alle >> aliasing PRF 2500 HZ 9
PRF 1515 HZ Power Doppler väridopplerissa värin kirkkaus riippuvainen liikkuvien punasolujen nopeudesta, mutta power Dopplerissa liikkuvien verisolujen määrästä power Doppler herkempi liikkeelle matalampi frame rate väriä voimakkaasti heijastaville pinnoille Shannon et al, RadioGraphics 2004 twinkle (tuike) artefakta voimakkasti heijastavien pintojen takana edge (reuna) artefacta voimakkaasti heijastavien pintojen myötäisesti flash (välähdys) artefakta johtuu kudosten tai nesteen liikkeestä pseudoflow artefakta nonvaskulaarisesta virtauksesta johtuvaa 10
11
12
13
Kuvavääristymien haittoja voi pienentää kuvaamalla mahdollisimman pienellä vahvistuksella välttämällä kuvaamista suolikaasun ja luun läpi kuvaamalla eri suunnista ja asennoista opettelemalla tuntemaan menetelmän ja laitteen aiheuttamat vääristymät KIITOS! 14