Metallartefakt
Englisch: metal artifact
Definition
Ein Metallartefakt ist ein Artefakt in der medizinischen Bildgebung, das durch metallische Materialien im Untersuchungsfeld verursacht wird. Es führt zu charakteristischen Bildverzerrungen oder Signalveränderungen, die nicht der tatsächlichen Anatomie entsprechen und die diagnostische Beurteilung benachbarter Strukturen erschweren können.
Hintergrund
Metallische Implantate besitzen physikalische Eigenschaften, die sich deutlich von biologischem Gewebe unterscheiden. Insbesondere weisen sie eine hohe Ordnungszahl, eine hohe Elektronendichte sowie eine starke Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung oder Magnetfeldern auf. Diese Eigenschaften führen in verschiedenen bildgebenden Verfahren zu Messfehlern oder Signalveränderungen, die sich als Artefakte im rekonstruierten Bild niederschlagen.
Vorkommen
Metallartefakte treten besonders häufig auf bei:
- Endoprothesen
- Osteosynthesematerial (Schrauben, Platten, Nägel)
- Gefäßstents
- Zahnimplantaten oder Zahnersatz
- chirurgischen Clips
Die Erscheinungsform und die physikalischen Ursachen der Artefakte unterscheiden sich je nach bildgebendem Verfahren.
Computertomographie
In der Computertomographie (CT) entstehen Metallartefakte durch eine Kombination mehrerer physikalischer Effekte beim Durchtritt von Röntgenstrahlung durch Metall. Zu den wichtigsten Mechanismen gehören:
- Photon-Starvation-Artefakt durch starke Absorption der Strahlung
- Strahlaufhärtungsartefakt durch bevorzugte Absorption niederenergetischer Röntgenphotonen
- Partialvolumenartefakt bei kleinen Metallstrukturen
- Streustrahlung und Inkonsistenzen der Projektionsdaten
Diese Effekte führen typischerweise zu hellen und dunklen Streifenartefakten, die von der Metallstruktur ausgehen und sich über große Bildbereiche ausbreiten können.
Magnetresonanztomographie
In der Magnetresonanztomographie (MRT) entstehen Metallartefakte durch Störungen des homogenen Magnetfelds. Metalle mit unterschiedlicher magnetischer Suszeptibilität gegenüber dem umgebenden Gewebe verursachen lokale Feldinhomogenitäten. Diese Feldverzerrungen führen zu:
- Signalverlust
- geometrischen Verzerrungen
- lokalen Signalverschiebungen
- ausgeprägten Suszeptibilitätsartefakten
Das Ausmaß der Artefakte hängt stark von der magnetischen Eigenschaft des Materials ab. Ferromagnetische Materialien verursachen besonders ausgeprägte Artefakte, während Titanimplantate in der Regel deutlich geringere Störungen verursachen.
Gegenmaßnahmen
Computertomographie
Zur Reduktion von Metallartefakten in der CT können unter anderem folgende Maßnahmen eingesetzt werden:
- höhere Röhrenspannung
- dünnere Schichtdicken
- spezielle Rekonstruktionskernel
- iterative Rekonstruktionsverfahren
- Metallartefakt-Reduktionsalgorithmen (MAR)
- spektrale Bildgebung mittels Dual-Energy-CT oder Photon-Counting-CT
Magnetresonanztomographie
In der MRT können Metallartefakte reduziert werden durch:
- Sequenzen mit hoher Bandbreite
- kleinere Voxel
- spezielle Metallartefakt-Reduktionssequenzen (z.B. SEMAC, WARP, MAVRIC)