Протокол для оценки МРТ артефактов, вызванных металлические имплантаты для оценки пригодности имплантатов и уязвимость импульсных последовательностей

Общая цель этого метода заключается в том, чтобы оценить пригодность имплантатов для магнитно-резонансной томографии или оценить уязвимость последовательностей импульсов к металлическим артефактам. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области радиологии, такие как оценка пригодности имплантатов для МРТ и оценка уязвимости последовательностей импульсов от металлических артефактов. Основное преимущество этой методики заключается в том, что она позволяет одновременно проводить трехмерную оценку артефактов в взвешиваниях Т1 и Т2 с подавленным и не подавленным жиром.

Применение этого метода распространяется на диагностику периимплантных заболеваний, поскольку он позволяет оптимизировать протоколы МРТ с учетом уменьшения артефактов периимплантата. Прежде чем конструировать фантом для этого протокола, сначала определите объем имплантата, который будет исследован. Здесь используется метод вытеснения воды, а объем проб составил 0,65 миллилитра и 0,73 миллилитра соответственно.

Выберите водонепроницаемую коробку из неферромагнитного пластика, размер которой превышает ожидаемые артефакты МРТ, затем зафиксируйте положение имплантата в середине коробки с помощью тонкой нити. Далее тщательно растопите смесь полусинтетического жира, воды и макрогол-8-стеарата с помощью водяной бани при температуре 50 градусов Цельсия. Здесь для встраивания каждого образца использовалась смесь объемом 500 миллилитров.

Как только смесь станет жидкой, выключите огонь и начните медленно помешивать. При этом следите за тем, чтобы в смеси не было разделения жировой и водной фаз. Затем, как только начнется свертывание, медленно вылейте закладную смесь в фантомный бокс с имплантатом, обязательно заливая постепенно, чтобы избежать включения воздуха.

Наконец, поместите фантом в холодильник при температуре четыре градуса Цельсия на ночь для высыхания и сцедите остатки жидкости на следующий день. Для проведения МРТ-обследования используйте радиочастотную катушку, которая обеспечивает равномерное распределение сигнала в объеме изображения без сильных и явных падений сигнала. Убедитесь, что фантом со встроенным имплантатом расположен внутри радиочастотной катушки в той же ориентации, в которой он был бы размещен in vivo.

Расположите середину фантома в изоцентре МРТ. Затем настройте последовательности визуализации на консоли МРТ, убедившись, что фантомная коробка, включая некоторое количество воздуха по краям коробки, находится в пределах объема визуализации. Затем получите изображения, которые будут оценены на наличие артефактов.

Экспортируйте изображения с консоли МРТ без сжатия, предпочтительно в формате DICOM. Затем импортируйте изображения в программное обеспечение для постобработки, которое позволяет размещать области интереса или ROI, оценивать интенсивность сигнала, сегментацию на основе пороговых значений и количественную оценку сегментированных объемов. Чтобы определить порог для артефактов накопления и проверить равномерное распределение сигнала, сначала используйте редактор сегментации, чтобы разместить перпендикулярные линии, примыкающие к внешней границе видимого артефакта на срезе с максимальным размером артефакта.

Затем поместите фоновый ROI диаметром 10 миллиметров за пределами каждой из четырех точек пересечения. Затем в виде проекта вы используете инструмент материальной статистики для измерения средней интенсивности сигнала и стандартного отклонения всех вокселей в пределах этих четырех значений фонового ROI и для каждого фонового ROI отдельно. Убедитесь, что средняя интенсивность сигнала каждого фонового ROI находится в пределах 1,5 стандартных отклонений от среднего сигнала каждого из трех других аналогов, чтобы гарантировать равномерное распределение сигнала.

Затем рассчитайте порог для артефактов накопления, добавив три стандартных отклонения фонового ROI к средней интенсивности сигнала всех вокселей четырех значений ROI. Затем выполните полуавтоматическую сегментацию артефактов накопления на основе пороговых значений. Используйте инструмент маскирования для визуализации предопределенного диапазона интенсивности сигнала и ограничьте сегментацию им, выбрав все воксели с интенсивностью сигнала выше порога, примыкающего к артефакту потери сигнала.

Чтобы определить порог артефактов потери сигнала, сначала поместите четыре точки ROI в области воздуха, содержащие 10 миллиметров в диаметре, по углам фантомного ящика, а затем измерьте среднюю интенсивность сигнала и стандартное отклонение всех вокселей в них. Теперь поместите ROI в ядро артефакта потери сигнала, определяемого самой большой присоединенной областью с низкой интенсивностью сигнала. Затем вручную увеличьте размер этого ROI до максимально возможного размера, как определено на экране здесь.

Наконец, измерьте среднюю интенсивность сигнала и стандартное отклонение этого основного ROI. Кроме того, рассчитайте порог интенсивности сигнала для артефактов потери сигнала, как показано ниже. Затем выполните полуавтоматическую сегментацию этих артефактов на основе пороговых значений, выбрав все вокселы, подключенные к основному ROI с интенсивностью сигнала ниже этого порога.

Используйте инструмент маскирования редактора сегментации, чтобы визуализировать предопределенный диапазон интенсивности сигнала и ограничить сегментацию им. Если возможно, используйте функцию заполнения в редакторе сегментации, чтобы включить все воксели, которые еще не выбраны. Вычтите физический объем имплантата из рассчитанного объема артефакта, чтобы получить истинный объем артефакта, и повторите этот анализ не менее трех раз.

Интервал времени не менее двух недель должен разделять эти многократные чтения, чтобы исключить любую систематическую ошибку в обучении. Здесь показано типичное позиционирование областей интереса для измерения пороговых значений артефактов накопления и распределения сигнала в артефактах потерь сигнала. Синий контур представляет собой полуавтоматическую сегментацию артефактов потери сигнала.

Маленькие красные области соответствуют результату накопления артефактов. Здесь можно увидеть зубные имплантаты, поддерживающие различные одиночные коронки, используемые в фантомах. На этих графиках показан средний трехмерный объем артефактов для каждого образца имплантата со стандартными отклонениями после вычитания физического объема имплантата.

Оценивали четыре последовательности МРТ. Здесь показаны рендеры артефактных объемов кобальт-хром-вольфрамового титанового имплантата и титанового имплантата из диоксида циркония. Синие области представляют артефакты потери сигнала, а красные области представляют артефакты накопления.

Ниже мы видим цветные исходные изображения для всех оцененных Т-2 взвешенных последовательностей. При попытке выполнить эту процедуру важно выбрать те же параметры последовательности, что и при сканировании Invivo, чтобы обеспечить точную переносимость результатов in vitro. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как стандартизированно оценивать потери сигнала и артефакты накопления.

Это позволяет оценить пригодность имплантатов для МРТ, либо уязвимость последовательностей импульсов к металлическим артефактам.