4 CT artifacts Causes and reduction techniques 2

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Artefatos de TC: causas e técnicas de redução
Endurecimento e dispersão do feixe
Revisamos a causa e a aparência de cada tipo de artefato, corrigimos alguns equívocos populares e 
descrevemos técnicas modernas para redução de artefatos. O ruído pode ser reduzido usando reconstrução iterativa ou 
combinando dados de várias varreduras. Isso permite menor dose de radiação e varreduras de maior resolução. Artefatos 
de metal também podem ser reduzidos usando reconstrução iterativa, resultando em diagnósticos mais precisos. Dupla e 
multi-energia (contagem de fótons)
Artefatos são comumente encontrados em tomografia computadorizada (TC) clínica e podem obscurecer ou simular patologia. 
Existem muitos tipos diferentes de artefatos de TC, incluindo ruído, endurecimento do feixe, dispersão, pseudo-reforço, 
movimento, feixe cônico, helicoidal, anel e artefatos de metal.
• Com a reconstrução iterativa, a baixa dose resulta em resolução reduzida, com apenas um leve aumento no ruído. A 
reconstrução iterativa baseada em modelo (MBIR), por exemplo, tenta suavizar o ruído preservando as bordas, 
resultando em uma aparência plástica, onde há pequenos aglomerados de pixels com unidades Hounsfield 
semelhantes.
Palavras-chave: ruído, endurecimento do feixe, dispersão, pseudo-reforço, artefato metálico, redução de dose, reconstrução 
iterativa, TC de dupla energia, micro TC, artefato em anel
objetos (como metal ou osso), com listras brilhantes ao redor. Estes podem ser reduzidos usando reconstrução 
iterativa. O CT de dupla energia reduz o endurecimento do feixe, mas não a dispersão.
A TC pode reduzir o endurecimento do feixe e proporcionar melhor contraste tecidual. Métodos para reduzir ruído e 
artefatos fora de campo podem permitir imagens de campo de visão limitado de resolução ultra-alta de tumores e outras 
estruturas.
• O endurecimento e a dispersão do feixe produzem listras escuras entre dois de alta atenuação
• O artefato do anel é causado por um elemento detector mal calibrado ou defeituoso, o que resulta em anéis centrados 
no centro de rotação. Isso geralmente pode ser corrigido recalibrando o detector.
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
Artefato de anel
(versão do autor)
• O endurecimento e a dispersão do feixe também causam pseudo-realce de cistos renais.
• O ruído de Poisson é devido ao erro estatístico de baixas contagens de fótons e resulta em listras claras e escuras 
aleatórias finas que aparecem preferencialmente ao longo da direção de maior atenuação. Isso pode ser reduzido 
usando reconstrução iterativa ou combinando dados de várias varreduras. As técnicas de redução de ruído 
permitem exames de diagnóstico com uma dose de radiação muito menor.
F Edward Boas & Dominik Fleischmann* Departamento 
de Radiologia, Stanford University School of Medicine, 300 Pasteur Drive, Stanford, CA 94305, EUA 
*Autor para correspondência: Tel.: +1 650 723 7647 d.fleischmann@stanford.edu
Barulho
1
Sumário executivo
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Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
Artefato de metal 
• Artefatos de listras de metal são causados por vários mecanismos, incluindo endurecimento do feixe,
Em uma situação idealizada, com alta dose de radiação e, portanto, alta contagem de fótons, raios X 
monocromáticos, resolução infinita dos detectores, detectores perfeitos, sem movimento e sem dispersão, as 
imagens de tomografia computadorizada (TC) seriam um reflexo perfeito da realidade. Se alguma dessas 
condições não for atendida, ocorrerão artefatos. Neste artigo, ilustramos artefatos comumente encontrados na TC 
clínica, como eles podem obscurecer ou simular patologia e como podem ser reduzidos.
dispersão, ruído de Poisson, movimento e efeitos de borda. A Metal Deletion Technique (MDT) é uma 
técnica iterativa que reduz artefatos devido a todos esses mecanismos. Em alguns casos, a melhoria da 
qualidade da imagem pode alterar o diagnóstico.
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Fora de campo “artefato”
Artefatos de TC: causas e técnicas de redução
Um elemento detector mal calibrado ou defeituoso cria um anel claro ou escuro centrado no centro de rotação [1]. 
Isso às vezes pode simular patologia (Figura 1). Normalmente, recalibrar o detector é suficiente para corrigir esse 
artefato, embora ocasionalmente o próprio detector precise ser substituído.
• Os “artefatos” fora de campo são devidos a um algoritmo de reconstrução abaixo do ideal e podem ser 
corrigidos usando um algoritmo melhor. As imagens podem então ser adquiridas usando um campo de 
visão muito menor do que o objeto que está sendo escaneado, reduzindo assim a dose de radiação. • 
Scanners de resolução mais alta provavelmente exigirão reconstrução iterativa ou varreduras de campo de 
visão limitadas para reduzir a dose de radiação necessária para atingir um nível aceitável de ruído.
Boas e Fleischmann
(versão do autor)
IntroduçãoArtefato de anel
CUMA
Figura 1. Artefato de anel. A. TC pélvica mostrando artefato em anel grave. B. TC de crânio com sutil artefato em anel 
simulando lesão na ponte (seta). C. Alterar as configurações de janela/nível mostra a região de reconstrução circular, 
que está centralizada no centro de rotação. A pseudolesão da ponte (marcada com um pequeno círculo) está exatamente 
no centro da região de reconstrução circular e, portanto, consistente com um artefato em anel. A ressonância magnética 
de acompanhamento mostrou uma ponte normal.
B
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Artefatos de TC: causas e técnicas de redução
(versão do autor)
Para imagens de retroprojeção filtrada convencional (FBP), o desvio padrão em unidades Hounsfield (HU) 
devido ao ruído de Poisson [2] é proporcional a ¥1/ÿespessura do corte µ mAsÿ. Essa relação se aplica ao 
comparar regiões correspondentes em duas imagens adquiridas com diferentes mAs ou espessura de corte. 
Também assume que o tecido subjacente tem unidades Hounsfield perfeitamente uniformes. Se o tecido 
subjacente for heterogêneo , então o desvio padrão em unidades de Hounsfield é igual a ¶
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
Na retroprojeção filtrada, que é o método de reconstrução padrão na maioria dos scanners, os dados de 
projeção são filtrados para tornar as bordas mais nítidas e os dados filtrados são então retroprojetados [1].
O ruído de Poisson pode ser diminuído aumentando os mAs. Os scanners modernos podem realizar a 
modulação da corrente do tubo, aumentando seletivamente a dose ao adquirir uma projeção com alta 
atenuação. Eles também costumam usar filtros bowtie, que fornecem uma dose mais alta em direção ao 
centro do campo de visão em comparação com a periferia. Há uma compensação entre ruído e resolução, 
portanto, o ruído também pode ser reduzido aumentando a espessura do corte, usando um kernel de 
reconstrução mais suave (kernel de tecido mole em vez de kernel ósseo) ou desfocando a imagem. O ruído 
também pode ser reduzido movendo os braços para fora do volume escaneado para uma TC abdominal. Se os 
braços não puderem ser movidos para forado volume escaneado, colocá-los em cima do abdome deve reduzir o 
ruído em relação a colocá-los nas laterais. Da mesma forma, mamas grandes devem ser constringidas na frente 
do tórax e não em ambos os lados na TC torácica e cardíaca. Isso ocorre porque o ruído aumenta rapidamente à 
medida que a contagem de fótons se aproxima de zero, o que significa que a atenuação máxima tem um efeito 
maior sobre o ruído do que a atenuação média.
Boas e Fleischmann
Isso pressupõe dados de projeção precisos e ignora o fato de que baixas contagens de fótons resultam em 
um grande erro de Poisson. Por outro lado, métodos iterativos [3, 4] usam um modelo estatístico do ruído 
para melhorar a imagem em cada iteração. Uma ampla gama de técnicas foi proposta e todos os principais 
fornecedores agora oferecem várias implementações de algoritmos de reconstrução iterativa em seus sistemas. 
O conceito básico é encontrar a imagem mais provável dada: os dados de projeção, a relação entre a imagem e 
os dados de projeção (que podem incluir ruído de Poisson, endurecimento do feixe e dispersão) e a distribuição 
anterior das imagens (que geralmente assume que imagens mais suaves são mais prováveis). Este problema de 
otimização é muito difícil de resolver analiticamente e, portanto, é resolvido iterativamente. Com dados de 
projeção ruidosos, há uma ampla gama de imagens diferentes que são consistentes com os dados de projeção 
medidos. A distribuição prévia de imagens direciona a reconstrução iterativa para escolher uma imagem mais 
suave fora do intervalo de imagens possíveis.
3
Os métodos iterativos requerem chips de computador mais rápidos e só recentemente se tornaram disponíveis 
para uso clínico. Um método iterativo, reconstrução iterativa baseada em modelo (MBIR, General Electric) [5, 
6] recebeu a aprovação do FDA dos EUA em setembro de 2011 [7]. MBIR reduz substancialmente
O ruído de Poisson é devido ao erro estatístico de baixas contagens de fótons e resulta em listras claras e 
escuras aleatórias finas que aparecem preferencialmente na direção de maior atenuação (Figura 2). Com o 
aumento do ruído, os objetos de alto contraste, como o osso, ainda podem ser visíveis, mas os limites dos tecidos 
moles de baixo contraste podem ficar obscurecidos.
Barulho
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O ruído também pode ser reduzido combinando informações de vários exames, como várias fases 
de contraste [8, 9]. Isso tem implicações importantes para imagens aprimoradas de contraste 
dinâmico de órgão inteiro (“perfusão”), onde a dose de radiação é atualmente um dos fatores limitantes. 
Uma varredura de baixo ruído é criada pela média das varreduras realizadas em vários pontos de tempo. 
A resolução temporal é recuperada multiplicando a varredura média por um fator de ponderação por pixel, 
que é a imagem borrada naquele ponto de tempo, dividida pela imagem média borrada.
Comparado ao FBP convencional, a reconstrução iterativa tem uma relação diferente entre ruído e 
dose, e tem uma textura de ruído diferente. Com o FBP, à medida que a dose é reduzida, tanto o 
ruído quanto a qualidade da imagem pioram. Por outro lado, com o MBIR, o ruído e a qualidade da imagem 
são desacoplados: à medida que a dose é reduzida, o ruído aumenta apenas ligeiramente, mas a 
resolução piora e novos artefatos podem ser introduzidos em níveis de dose muito baixos [2]. Assim, 
medidas tradicionais como a relação sinal-ruído não são aplicáveis para MBIR e outros métodos de 
reconstrução iterativa. A textura do ruído depende dos parâmetros do MBIR [6]. Especificamente, o MBIR 
tenta gerar uma imagem suave enquanto preserva as bordas e possui parâmetros ajustáveis para controlar 
a compensação entre suavidade e preservação de bordas. Assim, o ruído tende a coalescer em pequenos 
aglomerados de pixels com unidades Hounsfield uniformes, resultando no que foi descrito como uma 
aparência “plástica”.
ruído da imagem e melhora a qualidade da imagem, permitindo assim que as varreduras sejam adquiridas em 
doses mais baixas de radiação (Figura 3) [2]. Além disso, devido à compensação entre ruído e resolução, esses 
métodos provavelmente também serão importantes para reduzir o ruído em imagens de alta resolução.
4Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
Boas e FleischmannArtefatos de TC: causas e técnicas de redução
(versão do autor)
Figura 2. Efeito de mA no ruído de Poisson. A. A imagem de TC de baixa dose obtida durante uma biópsia 
guiada por TC mostra um ruído de Poisson extenso. Essas listras são as mesmas se o abdômen ou os braços 
estão parcialmente fora do campo de visão. B. A imagem pós-biópsia obtida com uma dose 7,3 vezes maior tem ÿ7,3 ÿ 2,7
vezes menos ruído. As imagens mostram linfonodo retroperitoneal aumentado (seta) e infiltração do rim direito em 
paciente com linfoma de Hodgkin.
B. 440 mA, 120 kVp, espessura de corte 5 mmA. 60 mA, 120 kVp, espessura de corte 5 mm
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O endurecimento e a dispersão do feixe são mecanismos diferentes que produzem faixas escuras entre 
dois objetos de alta atenuação, como metal, osso, contraste iodado ou bário. Eles também podem produzir 
listras escuras ao longo do eixo longo de um único objeto de alta atenuação (Figura 4 e Figura 7A) [1]. Listras 
brilhantes são vistas adjacentes às listras escuras. Esses artefatos são um problema particular na fossa 
craniana posterior e com implantes metálicos. (Artefatos de metal são discutidos mais detalhadamente na 
seção “Artefatos de metal” abaixo.)
Boas e Fleischmann
,
Endurecimento e dispersão do feixe
(versão do autor) Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
onde Z é o número atômico e E é o
Artefatos de TC: causas e técnicas de redução
O espalhamento Compton faz com que os fótons de raios X mudem de direção (e energia) e, assim, 
acabem em um detector diferente [10]. Isso cria o maior erro quando o fóton espalhado acaba em um 
detector que, de outra forma, teria muito poucos fótons. Em particular, se um implante metálico bloquear todos 
os fótons, o elemento detector correspondente detectará apenas fótons dispersos. A dispersão também se 
torna mais significativa com um número maior de fileiras de detectores, porque um volume maior de tecido é 
irradiado.
O endurecimento do feixe é visto com fontes de raios X policromáticas. À medida que os raios X passam 
pelo corpo, os fótons de raios X de baixa energia são atenuados mais facilmente, e os fótons de alta 
energia restantes não são atenuados tão facilmente. Assim, a transmissão do feixe não segue o 
decaimento exponencial simples visto com um raio-X monocromático. Este é um problema particular com 
materiais de alto número atômico, como osso, iodo ou metal. Em comparação com materiais de baixo 
número atômico, como a água, esses materiais de alto número atômico aumentaram drasticamente a 
atenuação em energias mais baixas. (Para raios X de baixa energia, a atenuação é principalmentedevido 
ao efeito fotoelétrico e é proporcional a Z3 /E3
5
energia. Em altas energias, a atenuação se deve principalmente ao espalhamento Compton e é proporcional 
a 1/ E.)
A. 50 mA, FBP
Figura 3. A reconstrução iterativa reduz o ruído e melhora a qualidade da imagem. A. A imagem FBP obtida em baixa 
dose é extremamente ruidosa. B. A mesma varredura de baixa dose reconstruída usando Reconstrução Iterativa 
Baseada em Modelo (MBIR) resulta em ruído drasticamente reduzido, revelando novos detalhes de tecidos moles. 
Em particular, observe os detalhes no hilo renal direito e no fígado cirrótico nodular. C. Os detalhes na imagem MBIR 
são confirmados em uma imagem FBP de dose mais alta. (Figura modificada de [4], com permissão).
B. 50 mA, MBIR C. 754 mA, FBP
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Além disso, o metal é mais “transparente” para fótons de energia mais alta, tornando menos provável que bloqueie 
todos os fótons, reduzindo assim os artefatos de dispersão. No entanto, a desvantagem é que há menos contraste 
de tecido em kV alto.
(versão do autor)
A varredura em um kV mais alto resulta em um feixe de raios X mais duro e, portanto, menos artefatos de endurecimento do feixe.
Assim, para feixes de raios X altamente atenuados, o endurecimento e a dispersão do feixe fazem com que mais 
fótons sejam detectados do que o esperado, resultando em faixas escuras ao longo das linhas de maior atenuação. 
Além disso, o filtro passa-alta usado no FBP exagera as diferenças entre os elementos detectores adjacentes, 
produzindo faixas brilhantes em outras direções (Figura 4).
A TC de dupla energia reduz os efeitos de endurecimento do feixe ao escanear em duas energias diferentes. 
Esta informação pode ser usada para derivar imagens monocromáticas virtuais, que não sofrem efeitos de 
endurecimento do feixe. No entanto, as imagens monocromáticas virtuais produzidas por TC de dupla energia 
assumem que o espectro de absorção de raios X tem uma forma idealizada, sem K-edges, o que é claramente apenas 
uma aproximação [14]. Além disso, a TC de dupla energia não corrige a dispersão, que é um fator importante em 
muitas varreduras [10, 15], especialmente se o metal bloquear quase todos os fótons.
6
Boas e Fleischmann
Os scanners modernos realizam uma correção simples de endurecimento do feixe que assume uma quantidade 
média de endurecimento do feixe, dada a atenuação medida [11]. No entanto, materiais de número atômico mais 
alto, como metal, causam uma quantidade maior do que a média de endurecimento do feixe e, portanto, não serão 
totalmente corrigidos. Isso pode ser resolvido usando reconstrução iterativa [12, 13]. A primeira iteração é reconstruída 
usando dados de projeção não corrigidos. Metal e osso são então detectados usando uma unidade de corte Hounsfield, 
e estes são projetados para frente para determinar quanto osso e metal estão presentes em cada medição do detector. 
Esta informação é então usada para realizar uma correção personalizada de endurecimento do feixe para cada 
elemento detector.
Artefatos de TC: causas e técnicas de redução
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
Figura 4. Varreduras simuladas sem (linha superior) e com (linha inferior) endurecimento do feixe, mostrando que 
faixas escuras ocorrem ao longo das linhas de maior atenuação e faixas claras ocorrem em outras direções. Scatter 
produz artefatos semelhantes a este. Observe também a diminuição sutil nas unidades de Hounsfield logo abaixo da 
superfície do “abdômen”, que é causada pelo endurecimento do feixe. Isso é chamado de artefato de escavação e é 
corrigido pela simples correção de endurecimento do feixe incorporada nos scanners modernos.
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Pseudoreforço de cistos renais refere-se ao fato de cistos renais simples terem unidades de Hounsfield 
aumentadas de forma espúria após administração de contraste intravenoso. Isso é causado pelo endurecimento e 
dispersão do feixe, embora não tenha as estrias que são mais classicamente associadas ao endurecimento do 
feixe. O mesmo mecanismo é responsável pelo aumento da densidade visto apenas dentro do crânio na TC de 
cabeça.
O movimento (do paciente, cardíaco, respiratório, intestinal) causa imagens embaçadas e duplas, bem como estrias 
de longo alcance (Figura 5). As listras ocorrem entre as bordas de alto contraste e a posição do tubo de raios X 
quando ocorre o movimento. Scanners mais rápidos reduzem o artefato de movimento porque o paciente tem 
menos tempo para se mover durante a aquisição. Isso pode ser feito com rotação mais rápida do pórtico ou mais 
fontes de raios X [4]. Mais fileiras de detectores permitem que um volume maior seja visualizado em uma única 
rotação do gantry, aumentando assim a distância entre os artefatos de afastamento do movimento em reformatações 
coronais ou sagitais. Artefatos de movimento do corpo rígido (principalmente um problema com TC de cabeça, como 
mostrado na Figura 5) podem ser reduzidos usando técnicas especiais de reconstrução [20]. O movimento respiratório 
na TC de feixe cônico com rotação lenta do gantry pode ser estimado e corrigido, reduzindo assim os artefatos [21].
7
A maioria dos scanners usa uma grade anti-dispersão na frente do detector para reduzir a dispersão. A dispersão 
também pode ser estimada (usando um kernel de dispersão ou a partir de medições feitas fora do campo de visão) 
e, em seguida, subtraída das medições do detector. Finalmente, a imagem pode ser reconstruída iterativamente, 
onde a correção de dispersão é estimada usando a imagem da iteração anterior [16, 17]. No entanto, nos casos 
em que o metal bloqueia todos os fótons (e, portanto, todos os fótons detectados são devidos à dispersão), as 
informações do tecido mole para esses elementos detectores são perdidas e não podem ser recuperadas usando a 
correção de dispersão.
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
O pseudo-realce diminui com a distância do tecido renal realçado. Assim, há mais pseudo-realce em cistos 
menores, e as medidas da unidade de Hounsfield devem ser realizadas o mais longe possível do tecido renal 
realçado. Na TC convencional, observa-se pseudorealce de até 28 HU [18]. Isso pode ser diminuído com TC 
de dupla energia [19]. No entanto, não é eliminado, porque a TC de dupla energia fornece apenas imagens 
monoenergéticas aproximadas e não corrige a dispersão (como discutido acima).
(versão do autor)
Boas e Fleischmann
As áreas que são cercadas por um anel de material de alta densidade tornam-se mais brilhantes devido ao 
endurecimento e dispersão do feixe (última coluna da Figura 4). Uma forma de entender esse fenômeno é por 
analogia com a terceira coluna da Figura 4. Logo dentro das faixas escuras formadas pelos 3 implantes, há um 
triângulo brilhante. Isso é exatamente análogo à alta densidade aparente vista dentro de um anel de alta densidade.
Artefatos de TC: causas e técnicas de redução
Com um scanner muitorápido, o coração pode ser escaneado durante a diástole em um único batimento 
cardíaco, reduzindo significativamente o movimento cardíaco, permitindo a avaliação das artérias coronárias [22].
Pseudoaprimoramento
Artefato de movimento
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Artefatos de TC: causas e técnicas de redução
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240(versão do autor)
Alternativamente, com o gating de ECG, os dados de projeção são adquiridos em vários ciclos cardíacos e, 
em seguida, reconstruídos a partir de dados adquiridos durante fases específicas do ciclo cardíaco [4]. Isso 
pode ser usado para fazer filmes em 3D de um coração batendo. Com os scanners atuais, a avaliação é 
subótima em frequências cardíacas mais altas e para imagens obtidas durante a sístole [23]. A resolução temporal 
na TC cardíaca pode ser melhorada usando novas técnicas que trabalham com dados de projeção limitados [24].
Na TC de fileira de multidetectores, os planos de projeção (definidos pela fonte de raios X e a fileira de 
detectores) não são exatamente paralelos ao plano axial (exceto para a fileira de detectores central). Na 
reconstrução FBP 2D mais simples, os planos de projeção para cada fileira de detectores são atribuídos ao 
plano axial mais próximo com base em onde eles cruzam o centro de rotação. Se houver uma borda de alto 
contraste na direção z entre o plano axial e o plano de projeção, isso cria listras, bem como artefatos de degraus 
(Figura 6). Esses efeitos são piores com um número maior de linhas de detectores. Esses artefatos podem ser 
reduzidos com a Reconstrução Adaptativa de Múltiplos Planos (AMPR), que utiliza planos inclinados para 
reconstrução [26]. Reconstruções de feixe cônico, que reconstroem todo o volume 3D ao mesmo tempo usando 
a geometria correta da linha do multidetector
Boas e Fleischmann
A TC helicoidal de linha de multidetectores tem alguns artefatos adicionais que não são vistos na TC de passo e 
disparo de linha de detector único. Por outro lado, o tempo de varredura significativamente reduzido reduz o artefato 
de movimento.
Na TC helicoidal, a mesa avança continuamente à medida que o tubo de raios X gira em torno do paciente. À 
medida que as fileiras de detectores passam pelo plano axial de interesse, a reconstrução oscila entre fazer 
medições de uma única fileira de detectores e interpolar entre duas fileiras de detectores. Se houver uma borda 
de alto contraste entre as duas linhas de detectores, o valor interpolado pode não ser preciso. Isso cria listras 
suaves periódicas escuras e claras originadas de bordas de alto contraste, que são chamadas de artefatos de 
moinho de vento (Figura 7E). Estes são mais proeminentes em fatias finas, e as palhetas do moinho de vento 
giram à medida que se percorre as fatias axiais. Um mecanismo semelhante é responsável por artefatos em 
degraus (serrilhações em reformatações coronais ou sagitais) [25] e artefatos zebra (faixas periódicas de mais ou 
menos ruído na periferia da imagem vistas em reformatações coronais ou sagitais); estes são mostrados na Figura 
6.
8
Figura 5. O movimento causa desfoque 
e imagens duplas (esquerda), bem como 
listras de longo alcance (direita).
Artefatos de feixe cônico (fila de multidetectores) e moinho de vento (helicoidal)
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Boas e Fleischmann
Artefatos de listras metálicas são extremamente comuns: 21% das varreduras em uma série [28]. Eles são 
causados por vários mecanismos, alguns dos quais estão relacionados ao próprio metal e alguns estão relacionados 
às bordas do metal. O próprio metal causa endurecimento do feixe, efeitos de dispersão e ruído de Poisson, 
discutidos acima. O endurecimento e a dispersão do feixe resultam em listras escuras entre o metal, com listras 
brilhantes ao redor (Figura 7A).
[27] também reduzem esse artefato, mas são muito mais lentos. As TCs clínicas com detector de tela plana usam 
reconstrução de feixe cônico.
As bordas de metal causam estrias devido a subamostragem, movimento, feixe de cone e artefatos de moinho de 
vento [29]. As grandes descontinuidades nas medições do detector criadas pelas bordas do metal são amplificadas 
pelo filtro em FBP. No limite de dados perfeitos com resolução infinita, essas bordas se cancelam longe do metal. No 
entanto, com subamostragem ou imperfeições nos dados (causadas por movimento, feixe cônico ou efeitos de 
moinho de vento), eles não se cancelam exatamente, resultando em finas faixas claras e escuras originadas do metal 
(Figura 7C e E).
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240 9
Artefatos de TC: causas e técnicas de redução
Artefatos de metal são particularmente pronunciados com metais de alto número atômico, como ferro ou 
platina, e menos pronunciados com metais de baixo número atômico, como titânio. Em alguns casos (como 
obturações dentárias em TCs de cabeça), o posicionamento do paciente ou a inclinação do gantry podem inclinar 
o metal para fora dos cortes axiais de interesse.
(versão do autor)
Estes são mais proeminentes na periferia do campo de visão. B. Artefatos de escada (setas) vistos com TC helicoidal 
e multidetectores. Estes também são mais proeminentes perto da periferia do campo de visão.
Portanto, é importante colocar o objeto de interesse próximo ao centro do campo de visão.
Figura 6. A. Artefatos de zebra (alternância de cortes de alto e baixo ruído, setas) devido à interpolação helicoidal.
Artefato de metal
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Uma avaliação inicial do MDT mostrou que ele tinha a melhor qualidade de imagem quando comparado ao FBP e 
dois métodos de redução de artefatos metálicos [28]. Em 2 das 11 varreduras, a qualidade da imagem melhorada 
revelou novas descobertas importantes. Isso inclui um caso de câncer retal (em um paciente com próteses bilaterais 
de quadril) que foi originalmente perdido ao revisar apenas as imagens produzidas pelo
Artefatos de TC: causas e técnicas de redução
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
scanner.
No Stanford Hospital, integramos a redução de artefatos de metal em nosso sistema PACS. A função “DICOM 
send” é utilizada para enviar scans para um servidor que reduz automaticamente os artefatos e envia as imagens 
processadas de volta ao PACS como uma nova série sob o mesmo acesso. Este procedimento funciona com imagens 
de qualquer scanner e não requer nenhum desenho manual de regiões de interesse ou ajuste de parâmetros. 
Descobrimos que isso é particularmente útil para aplicações de oncologia de radiação [34], radiologia intervencionista 
[35], ortopedia e neurocirurgia (Figura 7).
10
Boas e Fleischmann
Os dados brutos de projeção do scanner são armazenados em um formato proprietário e, portanto, nem sempre 
acessíveis. Felizmente, os dados brutos podem ser estimados projetando para frente a imagem reconstruída. 
Usando esta técnica, um estudo de acompanhamento de 80 pacientes mostrou que a MDT melhorou a qualidade da 
imagem em 73% do tempo paraimplantes metálicos pequenos e 75% do tempo para implantes metálicos grandes 
[33]. O MDT teve melhor qualidade de imagem do que todas as outras três técnicas de redução de artefatos de metal 
testadas.
Em alguns casos, o MDT diminui a resolução ou introduz novos artefatos. Assim, as imagens MDT devem ser 
revisadas em conjunto com as imagens originais produzidas pelo scanner. Algumas partes da imagem podem ser 
vistas mais claramente na imagem original e outras partes são vistas mais claramente nas imagens MDT. Uma 
revisão de 102 casos mostra os tipos de dispositivos metálicos que tendem a produzir os melhores resultados (Tabela 
1).
Várias técnicas têm sido propostas para redução de artefatos metálicos [28, 30-32]. Desenvolvemos um método 
iterativo denominado Metal Deletion Technique (MDT) [28], que se baseia no princípio de que os dados de projeção 
envolvendo ou próximo ao metal são menos precisos, devido aos mecanismos discutidos acima. O MDT começa 
com dados brutos de projeção do scanner e, em seguida, usa apenas dados não metálicos de alta qualidade para 
reconstruir as partes não metálicas da imagem. Os pixels de metal são excluídos da imagem reconstruída e, em cada 
iteração, os dados de metal imprecisos são substituídos por valores projetados para frente da iteração anterior. Isso 
significa que, em vez de tentar olhar através do metal para ver o tecido mole, olhamos ao redor do metal. Isso também 
significa que todos os recursos que só podem ser vistos olhando através do metal serão perdidos. Em particular, 
estruturas dentro de alguns milímetros de metal são borradas.
(versão do autor)
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11(versão do autor)
Boas e FleischmannArtefatos de TC: causas e técnicas de redução
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
Melhorou em < 75% dos casos 
parafusos pediculares eletrodos de 
profundidade (cérebro) sondas de 
crioablação contraste iodado
Movimento e 
subamostragem
Endurecimento e dispersão do feixe
Figura 7. A MDT reduz muitos tipos diferentes de artefatos de metal e pode revelar novas descobertas. A. A faixa escura entre as 
substituições de quadril deve-se principalmente ao endurecimento e dispersão do feixe. B. A imagem MDT mostra mais claramente uma 
coleção de fluido adjacente à substituição do quadril esquerdo. C. Estrias alternadas finas e afiadas ao redor de uma bobina de aneurisma 
são principalmente devido ao movimento e subamostragem. D. A imagem MDT revela hemorragia ao redor da bobina. E. As listras 
suavemente onduladas ao redor dos clipes de colecistectomia são devidas a artefatos de moinho de vento. F. MDT reduz esse artefato.
CUMA
substituição do ombro 
substituição unilateral da anca 
substituição bilateral da anca 
substituição do joelho placa(s) 
ortopédica(s) parafuso do colo do 
fémur hastes espinais
Moinho de vento
Melhorado em ÿ 75% dos casos clipe 
de aneurisma (cérebro) bobina de 
aneurisma (cérebro) obturações 
dentárias fio de marcapasso dispositivo 
de assistência ventricular clipe(s) 
cirúrgico(s) (abdômen) bobina(s) de 
embolização (abdômen) bala(s) / 
estilhaços / tiro de chumbo
B
E 
Observe que a MDT funciona bem com parafusos do colo do fêmur, mas não com parafusos pediculares. Isso ocorre porque os 
parafusos pediculares tendem a se posicionar no plano axial, resultando em perda de resolução, enquanto os parafusos do colo do 
fêmur são angulados em relação ao plano axial, diminuindo assim seu comprimento no plano axial. Esta tabela é baseada em uma revisão 
de 102 varreduras.
Tabela 1. A redução de artefatos metálicos usando MDT geralmente funciona em implantes menores, mas normalmente resulta em 
qualidade de imagem inferior devido à diminuição da resolução para implantes grandes ou longos (> 5 cm no plano axial). Em geral, se o 
recurso de interesse pode ser visto apenas olhando através do metal, o MDT tende a desfocá-lo.
FD
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0 5
Número do elemento detector
10-5-10
Figura 8. Na retroprojeção filtrada, os 
dados da projeção são filtrados para tornar 
as bordas mais nítidas e os dados filtrados 
são retroprojetados. O filtro (mostrado 
acima) é extremamente local. Por exemplo, 
os elementos detectores ±9 têm apenas um 
peso de –0,5% em relação ao elemento 
detector 0. Isso significa que as medições do 
detector muito fora do campo de visão têm um 
impacto mínimo nos pixels dentro do campo 
de visão.
Peso
Conclusão
Fora de campo “artefato”
(versão do autor)
Apesar da crença popular [36, 37], mover um objeto para fora do campo de visão não cria necessariamente 
novos artefatos. Os artefatos existentes (como ruído de Poisson ou artefatos de metal) não mudam com o campo 
de visão. O filtro na retroprojeção filtrada é extremamente local, o que significa que as medições do detector fora do 
campo de visão têm um impacto mínimo nos pixels dentro do campo de visão (Figura 8).
O CT de dupla energia reduz o endurecimento do feixe, mas não a dispersão. Assim, algumas faixas escuras entre 
objetos de alta atenuação, bem como pseudo-realce de cistos renais, permanecem em uma varredura de dupla energia.
Um progresso notável foi feito nos últimos anos em técnicas iterativas para reduzir artefatos de metal e ruído. Essas 
técnicas não apenas melhoram a qualidade da imagem, mas também podem reduzir a dose de radiação, melhorar a 
resolução espacial e melhorar o diagnóstico. No entanto, com a reconstrução iterativa, o ruído e a qualidade da 
imagem são desacoplados, o que exigirá novas medidas de qualidade de imagem, bem como avaliação subjetiva. Os 
métodos iterativos normalmente têm parâmetros ajustáveis que controlam a suavidade da imagem, preservação de 
bordas e outros recursos. O efeito desses parâmetros na qualidade da imagem e na textura do ruído deve ser estudado.
12
Desde a sua introdução em 1972, a tomografia computadorizada tem visto várias gerações de melhorias, 
incluindo TC helicoidal multidetectores, resolução espacial e temporal melhorada, TC de dupla energia e 
reconstrução iterativa. Muitos artefatos dos primórdios da TC agora estão substancialmente reduzidos, mas alguns 
artefatos permanecem, e novas tecnologias introduziram artefatos novos e incompletamente caracterizados.
Boas e FleischmannArtefatos de TC: causas e técnicas de redução
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
Muitos scanners modernos produzem pixels brilhantes na borda do campo de visão quando o objeto que está 
sendo digitalizado se estende para fora do campo de visão. Na verdade, isso se deve a uma implementação 
subótima do FBP e pode ser corrigido com um algoritmo de reconstrução melhor (Figura 9).
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Artefatos de TC: causas e técnicas de redução Boas e Fleischmann
(versão do autor) Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240 13
Figura 9. O FBP pode reconstruir imagens adquiridas usando um campo de visão menor do que o objeto que está 
sendo escaneado. A linha superior mostra os campos de visão, a segunda linhamostra os sinogramas, a terceira linha 
mostra os sinogramas filtrados e a linha inferior mostra as reconstruções FBP. Um sinograma é um gráfico dos dados 
de projeção (o eixo horizontal é o ângulo do tubo e o eixo vertical é o número do detector). A. Campo de visão completo. B.
B
Campo de visão limitado, com o sinograma fora do campo de visão definido como zero. Isso cria uma borda afiada, que é 
amplificada pelo filtro em FBP, criando uma borda brilhante na borda do campo de reconstrução. Isso parece ser o que muitos 
scanners de TC modernos fazem. C. Campo de visão limitado, com o sinograma fora do campo de visão ajustado para os 
valores finais para evitar descontinuidades. Isso evita a borda brilhante artificial.
UMA C
Ainda há um pequeno erro na borda do campo de visão, que pode ser reduzido usando métodos mais sofisticados [38, 39], ou 
escaneando um campo de visão um pouco maior.
Sinograma filtrado
Imagem reconstruída
Sinograma
Campo de visão
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tumores.
A reconstrução iterativa tem sido estudada desde a década de 1970, mas só recentemente os chips de computador 
se tornaram rápidos o suficiente para seu uso clínico rotineiro. Em scanners comerciais, as reconstruções são 
normalmente realizadas usando chips personalizados – circuitos integrados específicos de aplicação (ASIC) ou 
matrizes de portas programáveis em campo (FPGA). Os pesquisadores tendem a usar a unidade de processamento 
gráfico (GPU) ou unidade de processamento central (CPU) em hardware comum, que é mais lento do que usar chips 
personalizados, mas muito mais barato para um pequeno número de chips e mais fácil de reprogramar [40].
Artefatos de TC: causas e técnicas de redução Boas e Fleischmann
Outras melhorias no poder do computador provavelmente levarão a técnicas iterativas aprimoradas. Em particular, 
modelos de ruído e artefatos mais precisos, bem como reconstruções de feixe cônico, exigirão cálculos adicionais.
Outros avanços em hardware de TC também estão no horizonte. A TC de geometria inversa é uma nova geometria 
de scanner que usa uma grande variedade de múltiplas fontes de raios X e uma matriz de detectores menor [41, 42], 
que elimina artefatos de feixe cônico e potencialmente reduz a dispersão e a dose de radiação.
Os sistemas de TC de dupla energia digitalizam em dois níveis de energia, o que permite a correção do 
endurecimento do feixe e produz dois números de unidades Hounsfield em cada pixel, permitindo maior diferenciação 
de diferentes materiais [44]. No entanto, a energia dupla não é suficiente para capturar todo o espectro de absorção 
– por exemplo, não detecta K-edges que são exclusivos de materiais específicos. Em contraste, a TC de contagem 
de fótons sensível à energia [45] mede todo o espectro de energia dos raios X e, portanto, pode ser usada para 
detectar K-edges, permitindo a identificação precisa de materiais específicos, como proteína versus hemorragia [46]. 
Isso também deve resultar em redução aprimorada do endurecimento do feixe e artefatos de dispersão. A principal 
limitação da TC de contagem de fótons sensíveis à energia é que, uma vez que cada fóton deve ser detectado 
individualmente, atualmente ela só pode ser realizada em baixas
A TC de campo de visão limitado (também conhecida como TC interna) permite a imagem de uma pequena região de 
interesse dentro do corpo (como a coluna vertebral ou tumores) com uma dose mais baixa.
(versão do autor)
Os scanners clínicos de resolução mais alta são scanners de detector de painel plano (feixe cônico) com 
resolução de 75 µm (Newtom 5G). Os scanners com resolução na faixa de mícrons também são conhecidos 
como scanners de microtomografia computadorizada. Essa resolução permite a visualização de estruturas que não 
são vistas na TC clínica de rotina (Figura 10). No entanto, várias questões precisam ser abordadas antes que essa 
resolução possa realmente ser alcançada na prática clínica de rotina. Primeiro, a alta resolução aumenta o ruído, o 
que pode ser aceitável para imagens de estruturas de alto contraste, como ossos, mas pode obscurecer os limites 
dos tecidos moles. Isso pode ser resolvido usando uma dose mais alta ou usando a reconstrução iterativa para 
reduzir o ruído. Em segundo lugar, o movimento limita a resolução, e isso pode ser resolvido por técnicas de correção 
de movimento ou com maior velocidade de rotação do tubo. Os scanners de tomografia computadorizada de 
laboratório e industrial têm uma resolução tão boa quanto 50 nm (Xradia nanoXCT). A resolução melhorada permite 
a visualização de células individuais em espécimes de patologia [43]. Curiosamente, retroprojeção filtrada (mas não 
as técnicas iterativas atuais) podem reconstruir pequenos campos de visão usando dados de feixes fortemente 
colimados (Figura 9). Este fato pouco conhecido poderia teoricamente ser usado para obter imagens de ultra-alta 
resolução de regiões específicas de interesse dentro do corpo (coluna, tumores, etc) em uma dose menor. Além 
disso, poderia ser usado para obter imagens de perfusão de baixa dose de
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240 14
Perspectiva futura
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Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
Embora a TC seja uma tecnologia madura, ainda há muitos avanços no horizonte. Estamos 
ansiosos para ver o que o futuro traz.
(versão do autor)
dose (20 mAs em um estudo). Métodos iterativos para redução de ruído seriam úteis nesta 
aplicação.
Divulgação financeira: A FEB tem uma patente pendente sobre a Metal Deletion Technique (MDT) 
para redução de artefatos metálicos. O DF recebeu apoio de pesquisa da General Electric Health 
Care e da Siemens Medical Solutions.
Agradecemos a Scott Hsieh, Dan Sze e Lewis Shin pelos comentários úteis ao manuscrito. Mark 
Riccio da Cornell Imaging forneceu a imagem micro CT.
Boas e FleischmannArtefatos de TC: causas e técnicas de redução
15
Reconhecimentos
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16(versão do autor)
Boas e FleischmannArtefatos de TC: causas e técnicas de redução
Imaging Med. (2012) 4(2), 229-240
Figura 10. Micro CT 
revela detalhes das 
trabéculas ósseas.
A. Micro CT de uma 
vértebra de cão com 
resolução de 0,1 mm. A 
barra de escala é de 1 cm. 
Imagem cortesia de Mark L. 
Riccio da Cornell Imaging, 
Cornell University.
scanners.
B. A mesma varredura 
reduziu a resolução para 
0,625 mm, que é uma 
resolução típica para a linha 
de multidetectores clínicos
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Boas e Fleischmann
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