Ringartefakt

Ringartefakte (englisch ring artifact oder ring artefact) sind technisch bedingte Artefakte bei bildgebenden Verfahren, die vor allem in der medizinisch-radiologischen Diagnostik bei CT-Scannern, aber auch in der Sonografie, Mikro-CT, MRT, PET und SPECT eine Rolle spielen. Ringartefakte gehören zu technisch-systematischen Fehlern und sind von stochastischen Einflüssen (Rauschen) abzutrennen.

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Aufgrund mehrerer Ursachen können auf dem Bildschirm (und später auf dem Röntgenfilm bzw. Ultraschallbild) konzentrisch angeordnete exakt kreisförmige abwechselnd dunkler und heller erscheinende Ringe erscheinen, die im CT abwechselnd strahlendichtere und strahlenstransparentere ringförmige Bereiche vortäuschen. Mitunter sind auch nur konzentrische Kreissegmente mit gleichem Zentrum sichtbar. Bei ringförmigen Artefakten in der Ultraschalldiagnostik wird auch von aura signs gesprochen.

Exakt konzentrische, ringförmige Strukturen sind beim Menschen unbekannt, sodass diese konzentrischen Artefakte in der Regel gut erkennbar sind. Allenfalls können jedoch Innenwand und Außenwand tangential von der Strahlung getroffener große Gefäße oder Bronchien mitunter ringartefaktähnliche Korrelate haben.

Ringartefakte haben einen Mittelpunkt (Mittelpunkt der konzentrischen Kreise), der mit der Rotationsachse des Scanners übereinstimmt. Die Artefakte sind prinzipiell in der Nähe des Mittelpunktes der Ringe am deutlichsten sichtbar.

Ringartefakte sind insbesondere bei CT-Scannern der sogenannten dritten Generation (ab 1974) zu beobachten und beschleunigte die Einführung von CT-Scannern der vierten Generation und weiterer Entwicklungen. Die Einführung des Spiral-CTs führte zu einer Abnahme von beobachteten Ringartefakten. Ein optimal kalibrierter Scanner zeigt jedoch wenig Neigung zur Anzeige derartiger Artefakte.

Ringartefakten können in seltenen Fällen zu falschen Befunden und Fehldiagnosen führen, beeinträchtigen aber in jedem Falle eine Beurteilung und sind daher Gegenstand der Forschung und Ausbildung.

Ursachen

Ringartefakte werden durch verschiedene Mechanismen verursacht, denen ein gain error, als fehlerhafte oder von der Norm abweichende Empfindlichkeit einzelner Sensoren gemeinsam ist.

• Ein defekter einzelner Sensor in einem CT-Scanner führt automatisch zu einem deutlich erkennbaren Ringartefakt.
• Die unterlassene Kalibrierung, die in regelmäßigen Abständen erfolgen muss, kann zu weniger deutlich sichtbaren Ringartefakten meist komplexer Art führen. In diesem Falle sind gain errors (oder gain drifts als Empfindlichkeitsunterschiede einzelner Sensoren) vorhanden und nicht ausreichend durch Kalibrierung an einem Phantom (oder Luft) kompensiert.
• Änderungen der Linearität von einzelnen Sensoren mit der Zeit.
• Empfindlichkeitsänderungen einzelner Sensoren durch Alterung.
• Temperatureinflüsse

Eine hohe Empfindlichkeit und eine höchstmögliche räumliche Auflösung erhöhen die Wahrscheinlichkeit dieser technisch bedingten Artefakte.

Erkennung/Ausschluss von Ringartefakten

Im Zweifelsfall ergibt ein zeitgleiches anderes bildgebendes Verfahren Aufschluss (zum Beispiel Vergleich CT-MRT). Durch eine Wiederholung einer CT-Untersuchung bei gleichzeitiger seitlicher Verlagerung des Patienten ließe sich ein Ringartefakt beweisen. Da eine CT-Untersuchung jedoch für den Patienten eine sehr hohe Strahlenbelastung darstellt, verbietet sich in der Regel jegliche kurzfristige Wiederholung einer CT-Untersuchung.

Ringartefakte sind über mehrere Schichten hinweg beobachtbar, was auf biologische Strukturen in der Regel nicht zutrifft.

Deutlich eingedellte ringförmige Strukturen und mehrere seitlich versetzte ringförmige Strukturen ohne gemeinsamen Mittelpunkt sind kein Anzeichen für Ringartefakte.

Literatur

• Tsai CL, Ring down artefacts on abdominal sonography to predict pulmonary abnormalities in the emergency department. Emerg Med J. 2005 Oct;22(10):747-8.