Τεχνικό σφάλμα χημικής μετατόπισης πρώτης τάξης – Chemical shift artifact of the first order

Χημική μετατόπιση ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο ο ίδιος πυρήνας στο ίδιο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο έχει διαφορετική μεταπτωτική συχνότητα όταν βρίσκεται σε διαφορετικό χημικό περιβάλλον, λόγω του διαφορετικού αριθμού των ηλεκτρονίων που τον περιβάλλουν. Η χημική μετατόπιση εκφράζεται ποσοτικά σε ppm (parts per million, εκατομμυριοστά) μια μονάδα η οποία δεν εξαρτάται από την ένταση του μαγνητικού πεδίου (αντίθετα η μονάδα Hz επηρεάζεται από την ένταση του Β₀). Το φαινόμενο της χημικής μετατόπισης ανάμεσα στο νερό και το λίπος είναι αυτό που μας απασχολεί κυρίως στην κλινική πράξη (η χημική μετατόπιση μεταξύ νερού και λίπους είναι της τάξης των 3.5ppm). Η αιτία της εκδήλωσης του συγκεκριμένου τεχνικού σφάλματος είναι η διαφορά στις μεταπτωτικές συχνότητες των πρωτονίων του νερού και του λίπους. Πιο αναλυτικά, η χημική μετατόπιση μεταξύ του νερού και του λίπους προκαλεί λανθασμένη χωρική καταγραφή των δύο ιστών με αποτέλεσμα την εμφάνιση μηνοειδών ζωνών υψηλής έντασης που οφείλονται στη συμπροβολή των σημάτων και σε ζώνες χαμηλής έντασης λόγω απουσίας σήματος (εικόνα). Το τεχνικό σφάλμα χημικής μετατόπισης πρώτης τάξης εξαρτάται από την ένταση του μαγνητικού πεδίου, καθώς σε ένα σύστημα 1.5Τ η χημική μετατόπιση είναι 220 Hz, ενώ σε ένα σύστημα 3Τ η χημική μετατόπιση είναι 440Hz. Ο διπλασιασμός της χημικής μετατόπισης προκαλεί εντονότερη εμφάνιση του τεχνικού σφάλματος στα υψηλότερα μαγνητικά πεδία και για αυτόν τον λόγο, ως γενικός κανόνας, στα συστήματα 3Τ θα πρέπει να χρησιμοποιείται περίπου το διπλάσιο bandwidth σε σύγκριση με ένα σύστημα 1.5Τ. Για παράδειγμα, εάν μια ακολουθία βάρους Τ2 στην ΟΜΣΣ λαμβάνεται με bandwidth 25kHz στα 1.5Τ, τότε στα 3Τ θα πρέπει να ληφθεί με bandwidth ίσο με 50kHz. Το τεχνικό σφάλμα χημικής μετατόπισης πρώτης τάξης εμφανίζεται στα όρια λίπους και νερού και δημιουργείται στον άξονα της συχνότητας, εξαιτίας της διαφοράς στην μεταπτωτική συχνότητα (και όχι στη φάση) μεταξύ του λίπους και του νερού. Θα πρέπει, όμως, να σημειωθεί ότι στις EPI ακολουθίες το εν λόγω τεχνικό σφάλμα εμφανίζεται στον άξονα κωδικοποίησης φάσης διότι η φάση στις single-shot EPI δεν επανεστιάζεται.