פרוטוקול על ההערכה של חפצים MRI הנגרמת על ידי מתכת שתלים להערכת ההתאמה של השתלים ואת הפגיעות של רצפים של הדופק
17 במאי 2018
אנו מתארים שיטה סטנדרטית כדי להעריך ממצאים תהודה מגנטית הנגרמת על ידי שתלים להערכת ההתאמה של השתלים עבור דימות תהודה מגנטית ו/או את הפגיעות של רצפים שונים הדופק לחפצים מתכתי בעת ובעונה אחת.
המטרה הכוללת של שיטה זו היא להעריך את התאמתם של שתלים להדמיית תהודה מגנטית, או להעריך את הפגיעות של רצפי פולסים לחפצי מתכת. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הרדיולוגיה, כגון הערכת התאמת MRI של שתלים והערכת פגיעות של רצפי פולסים מחפצי מתכת. היתרון העיקרי של מתודולוגיה זו הוא שהיא מאפשרת הערכת חפצים תלת מימדית בשקלול T1 ו-T2 מדוכא שומן ולא מדוכא שומן בו זמנית.
ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על אבחון מחלות סביב השתל מכיוון שהיא מאפשרת אופטימיזציה של פרוטוקולי MRI בכל הנוגע להפחתת חפצים סביב השתל. לפני בניית הפנטום לפרוטוקול זה, קבע תחילה את נפח השתל שיש ללמוד. כאן משתמשים בשיטת עקירת מים, ונפח הדגימות נמדד 0.65 מיליליטר ו-0.73 מיליליטר בהתאמה.
בחר קופסה עמידה למים מפלסטיק לא פרומגנטי הגדולה יותר מחפצי ה-MRI הצפויים, ולאחר מכן קבע את מיקום השתל באמצע הקופסה באמצעות חוט דק. לאחר מכן, ממיסים בזהירות תערובת של שומן חצי סינטטי, מים ומקרוגול-8-סטארט באמצעות אמבט מים בטמפרטורה של 50 מעלות צלזיוס. כאן, נעשה שימוש בתערובת של 500 מיליליטר להטמעה של כל דגימה.
לאחר שהתערובת הופכת לנוזלית, מכבים את האש ואז מתחילים לערבב אותה לאט. תוך כדי כך, ודא שאין הפרדה בין שלבי השומן והמים בתערובת. לאחר מכן, ברגע שהקרישה מתחילה, שפכו לאט את תערובת ההטמעה לתוך קופסת הפנטום עם השתל, והקפידו לשפוך בהדרגה כדי למנוע הכללת אוויר.
לבסוף, הכניסו את הפנטום למקרר בטמפרטורה של ארבע מעלות צלזיוס למשך הלילה לייבוש, ושפכו את שאריות הנוזל שנותרו למחרת. לבדיקת ה-MRI, השתמש בסליל בתדר רדיו המאפשר פיזור אות הומוגני בתוך נפח ההדמיה ללא נפילות אות חמורות וברורות. הקפד למקם את הפנטום עם השתל המוטבע בתוך סליל תדר הרדיו באותו כיוון שבו הוא יוצב in vivo.
מקם את אמצע הפנטום במרכז האיזו של ה-MRI. לאחר מכן, הגדר את רצפי ההדמיה בקונסולת ה-MRI, וודא שתיבת הפנטום, כולל מעט אוויר בקצוות הקופסה, נמצאת בתוך נפח ההדמיה. לאחר מכן רכוש את התמונות שיוערכו עבור חפצים.
ייצא את התמונות ממסוף ה-MRI ללא דחיסה, רצוי באמצעות פורמט DICOM. לאחר מכן, ייבא את התמונות לתוכנת עיבוד לאחר המאפשרת הצבת אזורי עניין, או החזר ROI, הערכת עוצמות האות, פילוח מבוסס סף וכימות של נפחים מפולחים. כדי להגדיר את הסף לחפצים שנערמו, ולבדוק אם יש התפלגות אות הומוגנית, השתמש תחילה בעורך הפילוח כדי למקם קווים מאונכים הסמוכים לגבול החיצוני של החפץ הגלוי על הפרוסה עם גודל החפץ המרבי.
לאחר מכן, הניחו החזר ROI בקוטר 10 מילימטרים מחוץ לכל אחת מארבע נקודות החיתוך. לאחר מכן, בתצוגת הפרויקט, אתה משתמש בכלי סטטיסטיקת החומרים כדי למדוד את עוצמת האות הממוצעת וסטיית התקן של כל הווקסלים בתוך ארבעת ערכי החזר ה-ROI ברקע ועבור כל החזר ROI ברקע בנפרד. ודא שעוצמת האות הממוצעת של כל החזר ROI ברקע היא בטווח של 1.5 סטיות תקן מהאות הממוצע של כל אחד משלושת המקבילים האחרים כדי להבטיח התפלגות אות הומוגנית.
לאחר מכן, חשב את הסף עבור חפצים שנערמו על ידי הוספת שלוש סטיות תקן של החזר ה-ROI ברקע לעוצמת האות הממוצעת של כל הווקסלים של ארבעת ערכי ה-ROI. לאחר מכן, בצע פילוח מבוסס סף חצי אוטומטי של חפצי ערימה. השתמש בכלי המיסוך כדי לדמיין את טווח עוצמת האות המוגדר מראש ולהגביל את הפילוח אליו, ובחר את כל הווקסלים עם עוצמות אות גדולות מהסף הסמוך לחפץ אובדן האות.
כדי להגדיר את הסף עבור חפצי אובדן אות, תחילה מקם ארבעה ROI באוויר המכילים אזורים בקוטר 10 מילימטר בפינות תיבת הפנטום, ולאחר מכן מדוד את עוצמת האות הממוצעת וסטיית התקן של כל הווקסלים שבתוכם. כעת, מקם החזר ROI בליבת חפץ אובדן האות המוגדר על ידי האזור המחובר הגדול ביותר של עוצמות אות נמוכות. לאחר מכן הגדל ידנית את גודל ההחזר על ההשקעה לגודל הגדול ביותר האפשרי כפי שהוגדר על המסך כאן.
לבסוף, מדוד את עוצמת האות הממוצעת וסטיית התקן של החזר ROI ליבה זה. כמו כן, חשב את סף עוצמת האות עבור חפצי אובדן אות כפי שניתן לראות כאן. לאחר מכן בצע פילוח מבוסס סף חצי אוטומטי של חפצים אלה על ידי בחירת כל הווקסלים המחוברים להחזר ה-ROI של הליבה עם עוצמות אות מתחת לסף זה.
השתמש בכלי המיסוך של עורך הפילוח כדי לדמיין את טווח עוצמת האות המוגדר מראש ולהגביל את הפילוח אליו. במידת האפשר, השתמש בפונקציית המילוי בעורך הפילוח כדי לכלול את כל הווקסלים שעדיין לא נבחרו. הפחיתו את נפח השתל הפיזי מנפח החפץ המחושב כדי לקבל את נפח החפץ האמיתי, וחזרו על ניתוח זה לפחות שלוש פעמים.
מרווח זמן של שבועיים לפחות צריך להפריד בין הקריאות המרובות הללו כדי למנוע כל הטיית למידה. מיקום אופייני של אזורי העניין למדידת הספים עבור חפצי ערימה והתפלגות אותות בחפצי אובדן אות נראה כאן. קו המתאר הכחול מייצג את הפילוח החצי אוטומטי עבור חפצי אובדן אות.
האזורים האדומים הקטנים תואמים לתוצאה של חפצים שנערמו. שתלים דנטליים התומכים בכתרים בודדים שונים המשמשים בפנטומים נראים כאן. גרפים אלה מציגים את נפח החפץ התלת מימדי הממוצע עבור כל דגימת שתל עם סטיות תקן לאחר הפחתת נפח השתל הפיזי.
ארבעה רצפי MRI הוערכו. כאן מוצגים עיבודים של נפחי החפצים עבור שתל טיטניום כרום קובלט טונגסטן ושתל טיטניום זירקוניה. האזורים הכחולים מייצגים חפצי אובדן אות והאזורים האדומים מייצגים חפצי ערימה.
להלן אנו רואים את תמונות המקור הצבעוניות עבור כל הרצפים המשוקללים של T-2 שהוערכו. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לבחור פרמטרי רצף זהים כמו בסריקת Invivo, כדי לאפשר העברה מדויקת של תוצאות המבחנה. לאחר צפייה בסרטון זה אתה אמור להבין היטב כיצד להעריך אובדן אות וחפצים שנערמו בצורה סטנדרטית.
זה מאפשר לך להעריך את התאמת ה-MRI של שתלים, או את הפגיעות של רצפי הדופק לחפצי מתכת.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג שיטה סטנדרטית להערכת ארטיפקטים של דימות תהודה מגנטית (MRI) הנגרמים על ידי שתלים. השיטה שואפת להעריך את התאמתם של שתלים אלו לבדיקת MRI ואת הרגישות של רצפי פולסים שונים לארטיפקטים מתכתיים.
מרכיבי המחקר המרכזיים
תחום המדע
- רדיולוגיה
- דימות תהודה מגנטית (MRI)
- הנדסה ביו-רפואית
רקע
- שתלים מתכתיים עלולים ליצור ארטיפקטים בסריקות MRI.
- הבנת ארטיפקטים אלו חיונית להשגה של דימיון מדויק.
- הערכת התאימות של שתלים לבדיקת MRI חיונית לבטיחות המטופל.
- שיטה זו מאפשרת הערכה מקיפה של ארטיפקטים בתנאי דימיון שונים.
מטרת המחקר
- להערכת התאמת השתלים לבדיקת MRI.
- להערכת רגישותן של רצפי פעימות (pulse sequences) לארטפקטים של מתכת.
- לאופטימיזציה של פרוטוקולי MRI להפחתת ארטפקטים סביב השתל.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הערכה תלת-ממדית של ארטיפקטים בתשקילות T1 ו-T2 עם ובלי השתקת שומן.
- שיטת דחיקת מים לקביעת נפח השתל.
- מדידת נפחי הדגימות להערכת השפעת הארטיפקטים.
- בניית פנטום לבדיקת פרוטוקולי MRI.
תוצאות עיקריות
- השיטה מאפשרת הערכה בו-זמנית של תנאי דימוי שונים.
- מדידות נפח של הדגימות נרשמו כ-0.65 ו-0.73 milliliters.
- הממצאים עשויים לסייע באופטימיזציה של פרוטוקולי MRI.
- ההשלכות חלות גם על האבחנה של מחלות פרי-אימפלנטריות.
מסקנות
- שיטה סטנדרטית זו משפרת את הערכת ארטיפקטים של MRI.
- היא מספקת תובנות בעלות ערך לשיפור דימות MRI של מטופלים עם שתלים.
- יישומים עתידיים עשויים להוביל לתוצאות אבחנתיות טובות יותר ברדיולוגיה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך סיכום
הערכה סטנדרטית של ארטיפקטים ב-MRI הנובעים משתלים מתכתיים היא קריטית להורדת סיכונים בנוגע לתאימות המכשירים ולאופטימיזציה של פרוטוקולי דימות במחקר תרגומי ופרה-קליני. מדידה כמותית של נפח הארטיפקט מאפשרת השוואה אובייקטיבית בין עיצובי שתלים וסדרות פולסים, ובכך תומכת בביטחון חיזוי בנקודות קבלת החלטות המבוססות על דימות. פרוטוקול זה משפר את השחזוריות וההשוואתיות ברחבי פורטפוליו המוצרים, ובכך משפיע ישירות על פיתוח המכשירים ועל השילוב של זרימת העבודה בדימות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה שיטתית של אינטראקציות בין השתמאים לחשדות ה-MRI לצורך הפחתת סיכונים מכניסטית.
- תומך בתיקוף פונקציונלי של תכנוני מכשירים על ידי כימות פרופילי ארטיפקטים בתנאי דימות שונים.
- מסייע בביסוס ביטחון חזוי לגבי תאימות המכשיר לדימות לצורך מיון תיקי מוצרים בשלבים מוקדמים.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מכין מערכות פנטום מתוקפות לצורך כימות עקבי של ארטיפקטים ברחבי רצפי פולסים שונים.
- מנstandardize מדידת ארטיפקטים, ובכך מאפשר השוואה אמינה בין פרוטוקולי דימות וסוגי שתלים שונים.
- מספק פלטים כמותיים לסריקת רגישות רצפי פולסים ולאופטימיזציה של פרמטרי דימות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאם את הערכת הארטפקטים עם תרחישי דימות הרלוונטיים למחלה, ובכך תומך ברציפות תרגומית.
- מאפשר קידום מותאם סיכונים של מועמדים להשתלה, בהתבסס על עומס הארטפקטים ברצפי MRI בעלי רלוונטיות קלינית.
- מספק בסיס לתיאום ביומרקרים על ידי הבחנה בין ארטפקטים של אובדן אות (signal loss) לבין ארטפקטים של הצטברות אות (pile-up) בתלת-ממד.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
פרוטוקול זה משלב שלבי גילוי ראשוניים של המכשיר ועד לתיקוף באמצעות דימות פרה-קליני, ובכך הוא תומך באופטימיזציה איטרטיבית הן של חומרי השתל והן של רצפי הפולסים ב-MRI.
- ביולוגיה של הגילוי: מכמת פרופילי ארטיפקטים כדי להבהיר אינטראקציות בין המכשיר לדימוי ולהפחית עמימות מכניסטית.
- סריקה: קובע מדדי ארטיפקטים כמותיים הניתנים לשחזור עבור סריקת פרוטוקולים ומכשירים.
- אנליטיקה: מספק קריאות נפחיות סטנדרטיות להשוואת ארטיפקטים ולניתוח סטטיסטי.
- מחקר תרגומי: מגשר בין הערכת ארטיפקטים in vitro לבין דרישות דימוי in vivo לצורך רצף פרה-קליני.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע זרימת עבודה סטנדרטית וניתנת לשימוש חוזר להערכה שוטפת של מכשירים ופרוטוקולי דימוי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בתאימות המכשיר ל-MRI ומפחית את אי-הוודאות בדימות.
- ערך תפעולי: מקדם סטנדרטיזציה ושחזוריות בהערכת ארטיפקטים בין צוותים ומחקרים.
- ערך אסטרטגי: מספק בסיס להחלטות go/no-go לגבי קידום המכשיר ובחירת פרוטוקול הדימות.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעוד ותיעדוף מותאם סיכונים של מועמדים להשתלה ולדימות, בהתבסס על נתוני ארטיפקטים כמותיים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בפיזיקה של MRI, ניתוח ארטיפקטים והדמיה כמותית.
- דורש גישה לסורקי MRI, פנטומים תואמים ותוכנה מתקדמת לניתוח תמונות.
- מחייב סטנדרטיזציה קפדאית בין צוותים של פרמטרי ההדמיה וספי ניתוח.
- ניתן להתאמה לסוגי שתלים שונים ורצפי פולסים של MRI באמצעות התאמות ספציפיות לפרוטוקול.
- תלוי במיקום עקבי של ROI ובשיטות סגמנטציה כדי להבטיח יכולת השוואה.
