Name: Protocollo per la valutazione di MRI artefatti causati da metallo impianti per valutare lidoneità degli impianti e la vulnerabilità delle sequenze di impulsi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 19 s
Description: Impara a valutare gli artefatti MRI causati da impianti metallici per ottimizzare le sequenze di impulsi e migliorare la diagnostica peri-impianto. Questo metodo standardizzato consente l'analisi tridimensionale simultanea in diverse condizioni di imaging.

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Gli autori ringraziare Stefanie Sauer, farmacista presso il dipartimento di farmacia Heidelberg University Hospital, per il suo contributo il fantasma di MRI. Inoltre, vorremmo ringraziare prodotti NORAS MRI GmbH (Höchberg, Germania) e soprattutto Daniel Gareis per fornire un prototipo della bobina multiuso 16 canali. Inoltre, siamo grati per la gentile collaborazione con SIEMENS Healthcare GmbH (Erlangen, Germania) e soprattutto Mathias Nittka per la loro assistenza nell'impostazione di sequenza.

1. preparazione fantasma
<ol><li>Determinare il volume dell'impianto (ad es., utilizzando il metodo di spostamento dell'acqua). Nota: Il volume del campione CCT-T e il campione di Z-T misurato 0,65 mL e 0,73 mL, rispettivamente.</li>
	<li>Correggere la posizione dell'impianto nel mezzo di una scatola non ferromagnetici, plastica, impermeabile utilizzando un filo sottile. Utilizzare una casella che è più grande i previsti artefatti di MRI. Nota: Se nessun stime approssimative dei volumi artefatto della sequenza dell'impianto e/o impulso di interesse sono disponibili, eseguire una scansione di prova inserendo il fantasma in una scatola, circa 10 volte più grandi del fantasma, riempito con acqua. I volumi di artefatto in questo studiano variava da 7,3 mL (per l'esempio di CCT-T) e 0,09 mL (per l'esempio di Z-T).</li>
	<li>
Con cura si fondono una miscela di grasso semisintetico (58,8%), acqua (40%) e macrogol-8-stearato (1,2%), usando un bagno di acqua a 50 ° C. Nota: Per i campioni in questo studio, abbiamo usato una miscela di 500 mL per l'incorporamento di ciascun campione.<ol>
<li>Quando il composto diventa fluido, interrompere il riscaldamento inizia con agitazione lenta e interrompere il riscaldamento. Assicurare che non esiste alcuna separazione delle fasi di grasso e acqua.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Appena coagulazione comincia, lentamente inizia a incorporare l'impianto con la miscela. Per questo, versare lentamente la miscela di incorporamento nella casella di fantasma con l'impianto. Nota: Versamento deve essere eseguita lentamente per evitare l'inclusione di aria.</li>
	<li>Posizionare la casella di fantasma con l'impianto incorporato in frigorifero a 4 ° C durante la notte per essiccazione. Il giorno successivo, rimuovere qualsiasi residue liquido parti di decantazione.</li>
</ol>2. esame di MRI
<ol><li>Posizionare il fantasma (casella con l'impianto incorporato) nel MRI nello stesso orientamento come nella situazione in vivo . Spostate il centro del fantasma in isocenter del MRI.</li>
	<li>Per le misure, è necessario utilizzare una bobina che permette una distribuzione omogenea del segnale all'interno del volume imaging senza gocce grave ed evidente segnale (per esempio, una bobina di testa).</li>
	<li>Quando il MRI di pianificazione scansioni alla console di MRI, assicurarsi che la casella di fantasma, tra cui un po' aria ai bordi della scatola, sia all'interno del volume imaging.</li>
	<li>Successivamente, eseguire l'esame di MRI.</li>
</ol>3. analisi e post-processing delle immagini
<ol><li>Esportare le immagini senza perdita di qualità (ad es., da compressione) dalla console di MRI (ad es., utilizzando il formato DICOM). Importare le immagini in una risonanza magnetica post-elaborazione software che consente di inserire la regione di interesse (ROI), valutando l'intensità del segnale ROI, una segmentazione basata sulla soglia e una quantificazione dei volumi di segmentazione (Vedi Tabella materiali).</li>
	<li>
Per definire la soglia per manufatti di pile-up e verifica per una distribuzione omogenea del segnale all'interno del volume imaging, inserire righe perpendicolari tra loro e adiacente al bordo esterno del manufatto visibile sulla fetta con l'artefatto massima dimensione ( Figura 1a). Nota: Pile-up manufatti sono artefatti di cilindrata, che presenta con aree con artificialmente alte intensità del segnale. Si verificano in direzione fetta e la direzione di lettura.<ol>
<li>Inserire uno sfondo ROI (ROIBackground) con 10 mm di diametro di fuori di ogni punto di intersezione di quattro (Figura 1a). Posizionare le linee e le regioni di sfondo di interesse utilizzando l'editor di segmentazione.</li>
		<li>Misurare l'intensità del segnale di media e deviazione standard (SD) di voxel tutti all'interno di questi 4 valori ROIsfondo e per ogni ROIsfondo separatamente. Utilizzare lo strumento Materiale statistiche in vista del progetto.</li>
		<li>Assicurarsi che l'intensità di segnale medio di ogni ROIsfondo sia all'interno della gamma di ± 1.5 SD del segnale medio di ciascuna delle altre 3 controparti per garantire una distribuzione omogenea del segnale.</li>
		<li>Calcolare la soglia per gli elementi di tamponamento a catena aggiungendo 3 SD di ROIsfondo all'intensità di segnale medio di tutti i voxel di questi 4 valori ROIsfondo . Eseguire una segmentazione basata su soglia semiautomatica di manufatti di pile-up selezionando tutti i voxel con l'intensità del segnale maggiore rispetto alla soglia adiacente l'artefatto di perdita di segnale in ogni fetta. Utilizzare lo strumento di mascheratura dell'editor segmentazione per visualizzare la gamma di intensità di segnale predeterminato e limitare la segmentazione ad esso.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Per definire la soglia per gli artefatti di perdita di segnale, posto 4 regioni di interesse (ROI) in regioni contenenti aria (ROIaria; ogni 10 mm di diametro) agli angoli della casella di fantasma e misurare l'intensità del segnale di media e SD di voxel tutti all'interno di questi 4 ROI Aria come descritto al punto 3.2, utilizzando l'editor di segmentazione e "Materiale Statistics", rispettivamente. Nota: Gli artefatti di perdita di segnale presentano con voxel con intensità del segnale basso artificiale. Essi sono causati da manufatti sfasatrici e spostamento.<ol>
<li>Posizionare un ROI nel nucleo del manufatto di perdita di segnale (ROICore) definito dalla più grande zona collegata di intensità bassa del segnale (Figura 1a). Aumentare manualmente le dimensioni del ROICore fino a trovata la dimensione più grande possibile entro l'artefatto di perdita di segnale cui intensità di segnale media è inferiore alla media ROIaria + 3 x dei rispettivi SD. Infine, misurare l'intensità media del segnale e la deviazione standard del ROICore.</li>
		<li>Calcolare la soglia di intensità del segnale per manufatti di perdita di segnale aggiungendo 3 SD del ROICore alla media del ROICore. Eseguire una segmentazione basata su soglia semiautomatica di manufatti di perdita di segnale selezionando tutti i voxels collegato al ROICore con intensità del segnale sotto la soglia.</li>
		<li>Utilizzare lo strumento di mascheratura dell'editor segmentazione per visualizzare la gamma di intensità di segnale predeterminato e limitare la segmentazione ad esso. Se possibile, utilizzare la funzione di "Riempimento" del rubinetto "Selezione" dell'editor segmentazione per includere tutti i voxels entro la segmentazione che non sono ancora selezionato. Se applicabile, aggiungere manualmente gli artefatti di perdita di segnale inequivocabile aggiuntivo alla segmentazione.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sottrarre il volume fisico dell'impianto dal volume calcolato artefatto per ottenere il volume vero artefatto. Ripetere l'analisi almeno 3 x. Il più letture per escludere un bias di apprendimento deve essere separati da un intervallo di tempo di almeno due settimane.</li>
</ol>

<ol><li>Matsumoto, M., Koike, S., Kashima, S., Awai, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Geographic+distribution+of+CT%2C+MRI+and+PET+devices+in+Japan%3A+a+longitudinal+analysis+based+on+national+census+data%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Geographic distribution of CT, MRI and PET devices in Japan: a longitudinal analysis based on national census data.</a> PLoS ONE. 10 (5), (2015).</li>
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<li>Cooper, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+reactive+synovitis+and+osteolysis+after+total+hip+arthroplasty%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Orthopaedics+and+Related+Research%22%5BJournal%5D)">Early reactive synovitis and osteolysis after total hip arthroplasty.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. 468 (12), 3278-3285 (2010).</li>
</ol>

Tim Hilgenfeld, Franz S. Schwindling e Alexander Juerchott ha ricevuto finanziamenti da una borsa di studio post-dottorato della facoltà di medicina dell'Università di Heidelberg. Lo studio è stato sostenuto in parte da Dietmar-Hopp-Stiftung (progetto n. 23011228). Gli autori hanno dichiarato esplicitamente che non esistono senza conflitti di interesse in relazione a questo articolo.

Il numero di pazienti con metallica gli impianti e il numero di esami di MRI è attualmente in aumento di1,2,3. In passato, gli esami di MRI sono stati evitati dopo protesi articolari. Oggi, tuttavia, MRI non è richiesto solo per l'imaging di tali pazienti ma dovrebbe anche consentire per la valutazione delle complicazioni direttamente adiacente alla protesizzazione. Così, la sicurezza di MRI e l'idoneità di MRI di impianti, come...

MRI è diventato un indispensabile strumento di diagnostica. Di conseguenza, il numero di sistemi MRI utilizzati nella diagnostica di routine continua ad aumentare1. Allo stesso tempo, il numero di pazienti con gli impianti è in aumento anche2,3. Nel 2012, per esempio, più di 1 milione e protesi articolari del ginocchio sono stati condotti in USA solo4. La prevalenza di tali impianti era circa 7 milioni nel 2010, che corrisponde ad oltre il 10% delle femmine nel gruppo di età 80-89 anni5. Di conseguenza, la qualità dell'immagine e il significato diagnostico degli esami di MRI sono spesso compromessa da artefatti a causa di impianti metallici, risultante in un'accuratezza diagnostica in diminuzione. Di conseguenza, l'idoneità di MRI degli impianti e la vulnerabilità di artefatto di sequenze di impulsi stanno diventando sempre più importante. Sono stati pubblicati numerosi approcci per valutare queste caratteristiche. A causa di forti discrepanze nei metodi di valutazione utilizzati, tuttavia, i rispettivi risultati sono difficili da confrontare.
Una valutazione dell'idoneità dei materiali MRI può essere eseguita mediante il calcolo loro suscettività magnetica6. Tuttavia, la vulnerabilità delle sequenze di impulsi diversi ai manufatti non è paragonabile con quell'approccio per un determinato impianto. Viceversa, i volumi di artefatto per una sequenza di impulsi dato può solo ipotizzare per diversi impianti. Inoltre, l'analisi viene eseguita spesso con impianti di forma artificialmente7,8. Quanto il volume del materiale e la forma hanno un'influenza sul manufatto dimensioni6, queste caratteristiche dovrebbero essere prese in considerazione pure. Come alternativa alla suscettività magnetica, può essere valutata la dimensione del manufatto. Frequentemente, gli studi si basano solo sulla valutazione qualitativa del manufatto dimensione9 o concentrarsi sulla dimensione bidimensionale artefatto solo che coprono una fetta di impianto artefatto10,11. Inoltre, approcci di segmentazione manuale sono spesso utilizzati, che è non solo che richiede tempo, ma anche incline a intra - e inter - reader differenze11. Infine, protocolli spesso non consentono di testare per grasso-insaturi e grassi saturi sequenze alla stesso tempo12. Questo, tuttavia, sarebbe auspicabile, dal momento che la tecnica applicata soppressione grassa influenza profondamente la dimensione del manufatto.
Qui, presentiamo un protocollo che permette per l'affidabile, semiautomatica, tridimensionale, basato su soglia di quantificazione di artefatti di perdita e tamponamento a catena di segnale dell'intero impianto, o tutte le sezioni contenenti gli elementi visibili dell'impianto. Inoltre, esso consente test delle immagini di T2-weighted e del T1 con o senza grasso-saturazione. Il protocollo può essere utilizzato per valutare l'idoneità di MRI di diversi impianti o la vulnerabilità delle sequenze di impulsi diversi ai manufatti metallici per un determinato impianto.

<table><tbody><tr><td>Aqua B. Braun Ecotainer</td><td>B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germania</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Grasso semisintetico: Witepsol W25</td><td>Caelo Caesar & Loretz GmbH, Hilder, Germania</td><td>4051</td><td></td></tr><tr><td>Macrogol-8-stearato</td><td>Caelo Caesar & Loretz GmbH, Hilder, Germania</td><td>3023</td><td></td></tr><tr><td>Scatola di plastica: non specificato</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Impianti: Nobel Replace</td><td>Nobel Biocare, Z&uuml; rich, Svizzera</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bagnomaria Haake S5P</td><td>Thermo Scientific, Waltham, MA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cilindro graduato Blaubrand Eterna, Classe A, Boro 3.3</td><td>BRAND GmbH + Co Kg, Wertheim, Germania</td><td>32708</td><td></td></tr><tr><td>Bobina: Varietà</td><td>Noras MRI products GmbH, H&ouml; chberg, Germania</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MRI: Magnetom Trio</td><td>Siemens Healthcare GmbH, Erlangen, Germania</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Software di post-elaborazione: Amira 6.4</td><td>Thermo Scientific, Waltham, MA, USA</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

protocollo per la valutazione di mri artefatti causati da metallo impianti per valutare l'idoneità degli impianti e la vulnerabilità delle sequenze di impulsi

Protocol for the Evaluation of MRI Artifacts Caused by Metal Implants to Assess the Suitability of Implants and the Vulnerability of Pulse Sequences

Come il numero di scanner a risonanza magnetica (MRI) e pazienti con protesi mediche è in costante crescita, radiologi incontrano sempre più metallici dell'impianto-gli artefatti relativi in MRI, con conseguente qualità dell'immagine ridotta. Di conseguenza, l'idoneità di MRI degli impianti in termini di volume di artefatto, come pure lo sviluppo di sequenze di impulsi per ridurre gli artefatti di immagine, stanno diventando sempre più importante. Qui, presentiamo un protocollo completo che consente una valutazione standardizzata del volume artefatto degli innesti su MRI. Inoltre, questo protocollo consente di analizzare la vulnerabilità delle sequenze di impulsi diversi manufatti. Proposta di protocollo può essere applicata a immagini di T2-weighted e del T1 con o senza protesi grasso-soppressione e tutto passivi. Inoltre, la procedura consente l'identificazione separata e tridimensionale di artefatti di perdita e tamponamento a catena di segnale. Siccome le indagini precedenti differivano notevolmente nei metodi di valutazione, la comparabilità dei risultati è stata limitata. Misure standardizzate di volumi di artefatto di MRI sono quindi necessari per fornire la migliore comparabilità. Questo può migliorare lo sviluppo dell'idoneità degli impianti MRI e impulsi meglio sequenze per infine migliorare la cura del paziente.

Con il protocollo di cui sopra, abbiamo valutato il volume di artefatto di 2 diversi impianti dentali di supporto diverse corone di titanio (T; si veda la Tabella materiali) [lega di porcellana-fondere--metallo non prezioso (CCT-T) e monolitico ossido di zirconio (Z-T); Figura 1b e 1C]. Il campione di CCT-T rappresenta una composizione di materiale altamente paramagnetica grandi manufatti di predizione (cobalto 61%, Chrome 21...

Descriviamo un metodo standard per valutare la formazione immagine a risonanza magnetica artefatti causati dagli innesti per valutare l'idoneità degli impianti per imaging a risonanza magnetica e/o la vulnerabilità delle sequenze di impulsi diversi ai manufatti metallici contemporaneamente.

Protocollo per la valutazione di MRI artefatti causati da metallo impianti per valutare l'idoneità degli impianti e la vulnerabilità delle sequenze di impulsi

As the number of magnetic resonance imaging (MRI) scanners and patients with medical implants is constantly growing, radiologists increasingly encounter ...

L'obiettivo generale di questo metodo è valutare l'idoneità degli impianti per la risonanza magnetica o stimare la vulnerabilità delle sequenze di impulsi agli artefatti metallici. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della radiologia, come la valutazione dell'idoneità alla risonanza magnetica degli impianti e la stima della vulnerabilità delle sequenze di impulsi da artefatti metallici. Il vantaggio principale di questa metodologia è che consente una valutazione tridimensionale degli artefatti in ponderazioni T1 e T2 con soppressione del grasso e non con soppressione del grasso allo stesso tempo.Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla diagnosi delle malattie perimplantari perché consente l'ottimizzazione dei protocolli di risonanza magnetica per quanto riguarda la riduzione degli artefatti perimplantari. Prima di costruire il fantoccio per questo protocollo, determinare il volume dell'impianto da studiare. Qui, viene utilizzato il metodo dello spostamento dell'acqua e il volume dei campioni misurato rispettivamente 0,65 millilitri e 0,73 millilitri.Selezionare una scatola impermeabile in plastica non ferromagnetica più grande degli artefatti MRI previsti, quindi fissare la posizione dell'impianto al centro della scatola utilizzando una filettatura sottile. Quindi, sciogliere con cura una miscela di grasso semisintetico, acqua e macrogol-8-stearato usando un bagno d'acqua a 50 gradi Celsius. In questo caso, è stata utilizzata una miscela da 500 millilitri per l'inclusione di ciascun campione.Una volta che il composto diventa fluido, spegnete il fuoco e poi iniziate a mescolare lentamente. Durante questa operazione, assicurarsi che non vi sia separazione tra le fasi grassa e acquosa nella miscela. Quindi, non appena inizia la coagulazione, versare lentamente la miscela di inclusione nella scatola fantasma con l'impianto, assicurandosi di versare gradualmente per evitare l'inclusione di aria.Infine, metti il fantasma in frigorifero a quattro gradi Celsius durante la notte per l'essiccazione e decanta il liquido residuo rimanente il giorno successivo. Per l'esame MRI, utilizzare una bobina a radiofrequenza che consenta una distribuzione omogenea del segnale all'interno del volume di imaging senza cadute di segnale gravi ed evidenti. Assicurarsi di posizionare il fantoccio con l'impianto incorporato all'interno della bobina a radiofrequenza con lo stesso orientamento con cui verrebbe posizionato in vivo.Posizionare il centro del fantoccio nel centro iso della risonanza magnetica. Quindi, impostare le sequenze di imaging sulla console MRI, assicurandosi che la scatola fantasma, compresa un po' d'aria ai bordi della scatola, rientri nel volume di imaging. Quindi acquisisci le immagini che verranno valutate per gli artefatti.Esporta le immagini dalla console MRI senza compressione, preferibilmente utilizzando il formato DICOM. Quindi, importa le immagini in un software di post-elaborazione che consente di posizionare le regioni di interesse, o ROI, valutare l'intensità del segnale, la segmentazione basata sulla soglia e una quantificazione dei volumi segmentati. Per definire la soglia per gli artefatti di accumulo e verificare la distribuzione omogenea del segnale, utilizzare innanzitutto l'editor di segmentazione per posizionare le linee perpendicolari adiacenti al bordo esterno dell'artefatto visibile sulla fetta con la dimensione massima dell'artefatto.Quindi, posiziona una ROI di sfondo di 10 millimetri di diametro all'esterno di ciascuno dei quattro punti di intersezione. Successivamente, nella vista del progetto, si utilizza lo strumento di statistica dei materiali per misurare l'intensità media del segnale e la deviazione standard di tutti i voxel all'interno di questi quattro valori di ROI di fondo e per ogni ROI di fondo separatamente. garantire che l'intensità media del segnale di ciascun ROI di fondo sia entro 1,5 deviazioni standard del segnale medio di ciascuna delle altre tre controparti per garantire una distribuzione omogenea del segnale.Quindi, calcola la soglia per gli artefatti di accumulo aggiungendo tre deviazioni standard del ROI di fondo all'intensità media del segnale di tutti i voxel dei quattro valori ROI. Successivamente, eseguire una segmentazione semiautomatica basata sulla soglia degli artefatti di accumulo. Utilizzare lo strumento di mascheramento per visualizzare l'intervallo di intensità del segnale predefinito e limitare la segmentazione ad esso, selezionando tutti i voxel con intensità del segnale superiori alla soglia adiacente all'artefatto di perdita del segnale.Per definire la soglia per gli artefatti di perdita del segnale, posizionare prima quattro ROI in aria contenenti regioni di 10 millimetri di diametro agli angoli della scatola fantasma, quindi misurare l'intensità media del segnale e la deviazione standard di tutti i voxel al loro interno. Ora, posiziona un ROI nel nucleo dell'artefatto di perdita di segnale definito dalla più grande area connessa di bassa intensità del segnale. Quindi aumenta manualmente la dimensione di questo ROI fino alla dimensione massima possibile, come definito sullo schermo qui.Infine, misura l'intensità media del segnale e la deviazione standard di questo ROI principale. Inoltre, calcola la soglia di intensità del segnale per gli artefatti di perdita del segnale come mostrato qui. Quindi esegui una segmentazione semi-automatica basata sulla soglia di questi artefatti selezionando tutti i voxel collegati al ROI principale con intensità del segnale inferiori a questa soglia.Utilizzare lo strumento di mascheramento dell'editor di segmentazione per visualizzare l'intervallo di intensità del segnale predefinito e limitare la segmentazione ad esso. Se possibile, utilizza la funzione di riempimento nell'editor di segmentazione per includere tutti i voxel che non sono ancora selezionati. Sottrarre il volume fisico dell'impianto dal volume dell'artefatto calcolato per ottenere il vero volume dell'artefatto e ripetere questa analisi almeno tre volte.Un intervallo di tempo di almeno due settimane dovrebbe separare queste letture multiple per escludere qualsiasi distorsione dell'apprendimento. Qui si vede il posizionamento tipico delle regioni di interesse per misurare le soglie per gli artefatti di accumulo e la distribuzione del segnale negli artefatti di perdita di segnale. Il contorno blu rappresenta la segmentazione semiautomatica per gli artefatti di perdita del segnale.Le piccole aree rosse corrispondono al risultato di artefatti di accumulo. Qui si vedono gli impianti dentali che supportano diverse corone singole utilizzate nei fantocci. Questi grafici mostrano il volume medio tridimensionale dell'artefatto per ciascun campione di impianto con deviazioni standard dopo aver sottratto il volume fisico dell'impianto.Sono state valutate quattro sequenze di risonanza magnetica. Qui vengono mostrati i rendering dei volumi degli artefatti per un impianto in titanio cobalto-cromo tungsteno e un impianto in titanio zirconio. Le aree blu rappresentano gli artefatti di perdita del segnale e le aree rosse rappresentano gli artefatti di accumulo.Di seguito vediamo le immagini sorgente colorate per tutte le sequenze pesate T-2 valutate. Durante il tentativo di questa procedura, è importante scegliere parametri di sequenza identici a quelli della scansione Invivo, per consentire un'accurata trasferibilità dei risultati in vitro. Dopo aver visto questo video dovresti avere una buona comprensione di come valutare la perdita di segnale e gli artefatti di accumulo in modo standardizzato.Ciò consente di valutare l'idoneità della risonanza magnetica degli impianti o la vulnerabilità delle sequenze di impulsi agli artefatti metallici.

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Protocollo per la valutazione di MRI artefatti causati da metallo impianti per valutare lidoneità degli impianti e la vulnerabilità delle sequenze di impulsi (Video) | JoVE Journal

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