Protokol for evaluering af Mr artefakter forårsaget af Metal implantater at vurdere egnetheden af implantater og sårbarhed af Pulse sekvenser
Summary
Vi beskriver en standardiseret metode til at vurdere magnetisk resonans billeddannelse artefakter forårsaget af implantater til at vurdere egnetheden af implantater for magnetisk resonans og/eller sårbarhed af forskellige puls sekvenser til metallisk artefakter samtidigt.
Abstract
Da antallet af magnetisk resonans imaging (MR) scannere og patienter med medicinske implantater konstant voksende, støder radiologer i stigende grad metallisk implantat-relaterede artefakter i Mr, hvilket resulterer i reduceret billedkvalitet. Derfor, Mr egnetheden af implantater artefakt volumen, samt udvikling af pulse sekvenser at reducere billedforstyrrelser, bliver mere og mere vigtig. Her præsenterer vi en omfattende protokol, som giver mulighed for en standardiseret evalueringaf artefakt volumen af implantater på Mr. Denne protokol kan desuden bruges til at analysere forskellige puls sekvenser sårbarhed artefakter. Den foreslåede protokol kan anvendes til T1 – og T2-vægtede billeder med eller uden fedt-undertrykkelse og alle passiv implantater. Derudover muliggør proceduren separat og tre-dimensionelle identifikation af signal tab og harmonikasammenstød artefakter. Som tidligere undersøgelser afveg betydeligt i evalueringsmetoder, var sammenlignelighed af resultaterne begrænsede. Standardiserede målinger af Mr artefakt diskenheder er således nødvendig for at give bedre sammenlignelighed. Dette kan forbedre udviklingen af Mr egnetheden af implantater og bedre puls sekvenser til endelig er at forbedre patientplejen.
Introduction
MRI er blevet et uundværligt diagnostisk redskab. Som følge heraf stiger antallet af Mr systemer anvendes i rutinemæssig diagnostik yderligere1. På samme tid stiger antallet af patienter med implantater samt2,3. I 2012, for eksempel er mere end 1 million knæ- og skulderledsproteser blevet udført i USA alene4. Forekomsten af sådanne implantater var ca. 7 millioner i 2010, hvilket svarer til mere end 10% af kvinderne i aldersgruppen 80-89 år5. Som et resultat, hæmmes billed seriøs og Mr undersøgelser diagnostisk betydning ofte af artefakter som følge af metallisk implantater, hvilket resulterer i en nedsat diagnostisk nøjagtighed. Derfor, Mr egnethed af implantater og svagheden artefakt af pulse sekvenser bliver stadig vigtigere. Talrige tilgange er blevet udgivet for at vurdere disse egenskaber. På grund af stærk afvigelser i de anvendte evalueringsmetoder, men er de respektive resultaterne svært at sammenligne.
En evaluering af Mr egnetheden af materialer kan udføres ved at beregne deres magnetiske modtagelighed6. Dog kan sårbarhed af forskellige puls sekvenser til artefakter ikke sammenlignes med denne tilgang til et bestemt implantat. Omvendt, artefakt mængder for en given puls sekvens kan kun groft skønnes til forskellige implantater. Analysen udføres desuden ofte med kunstigt formet implantater7,8. Som materiale volumen og form har en indflydelse på artefakt størrelse6, bør disse funktioner tages i betragtning som godt. Som et alternativ til magnetiske modtagelighed, kan artefakt størrelse evalueres. Ofte, stole undersøgelser kun på den kvalitative evalueringaf artefakt størrelse9 eller fokusere på to-dimensionelle artefakt størrelse kun dækker ét udsnit af implantatet artefakt10,11. Desuden er manuel segmentering tilgange ofte bruges, der er ikke kun tidskrævende men også udsat for samhandelen og Inter-Diesel reader forskelle11. Endelig tillade protokoller ofte ikke for at teste for ikke mættet fedt og fedt-mættet sekvenser på samme tid12. Dette, men ville være ønskeligt, da teknikken, der anvendes fedt undertrykkelse dybt påvirker artefakt størrelse.
Vi præsenterer her, en protokol, som giver mulighed for pålidelige, semiautomatisk, tærskel-baseret, tre-dimensionelle kvantificering af signal tab og harmonikasammenstød artefakter af hele implantatet eller alle skiver der indeholder synlige implantat artefakter. Desuden, det giver mulighed for prøvning T1 – og T2-vægtede billeder med eller uden fedt-mætning. Protokollen kan bruges til at evaluere Mr egnethed for forskellige implantater eller sårbarhed af forskellige puls sekvenser til metalliske genstande for en given implantat.
Protocol
Representative Results
Discussion
Antallet af patienter med metalliske implantater og antallet af Mr undersøgelser er i øjeblikket stiger1,2,3. I fortiden, var Mr undersøgelser undgås efter ledalloplastik. I dag, men Mr er ikke kun anmodet om for imaging sådanne patienter men bør også give mulighed for evaluering af komplikationer støder direkte op til fælles artroplastik. Således bliver Mr sikkerhed og Mr egnetheden af implantaterne, samt robust puls …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne gerne takke Stefanie Sauer, farmaceut på Institut for apotek Heidelberg Universitetshospital, for hendes bidrag til Mr fantom. Derudover vil vi gerne takke NORAS Mr produkter GmbH (Höchberg, Tyskland) og især Daniel Gareis for at give en prototype af 16-kanals multipurpose spolen. Derudover er vi taknemmelige for den slags samarbejde med SIEMENS Healthcare GmbH (Erlangen, Tyskland) og især Mathias Nittka for deres bistand i opsætningen af sekvens.
Materials
| Aqua B. Braun Ecotainer | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | ||
| Semisynthetic fat: Witepsol W25 | Caelo Caesar & Loretz GmbH, Hilder, Germany | 4051 | |
| Macrogol-8-stearate | Caelo Caesar & Loretz GmbH, Hilder, Germany | 3023 | |
| Plastic box: not specified | |||
| Implants: Nobel Replace | Nobel Biocare, Zürich, Switzerland | ||
| Water bath Haake S5P | Thermo Scientific, Waltham, MA, USA | ||
| Measuring cylinder Blaubrand Eterna, Class A, Boro 3.3 | BRAND GmbH + Co Kg, Wertheim, Germany | 32708 | |
| Coil: Variety | Noras MRI products GmbH, Höchberg, Germany | ||
| MRI: Magnetom Trio | Siemens Healthcare GmbH, Erlangen, Germany | ||
| Postprocesing software: Amira 6.4 | Thermo Scientific, Waltham, MA, USA |
References
- Matsumoto, M., Koike, S., Kashima, S., Awai, K. Geographic distribution of CT, MRI and PET devices in Japan: a longitudinal analysis based on national census data. PLoS ONE. 10 (5), (2015).
- Cram, P., et al. Total knee arthroplasty volume, utilization, and outcomes among medicare beneficiaries. JAMA. 308 (12), 1227-1236 (1991).
- Jordan, R. A., Micheelis, W. . Fünfte Deutsche Mundgesundheitsstudie (DMS V). , (2016).
- Steiner, C., Andrews, R., Barrett, M., Weiss, A. . HCUP projections mobility/orthopedic procedures 2003 to 2012. , (2012).
- Kremers, H., et al. Prevalence of total hip and knee replacement in the United States. The Journal of Bone and Joint Surgery. 97 (17), 1386-1397 (2015).
- Schenck, J. The role of magnetic susceptibility in magnetic resonance imaging: MRI magnetic compatibility of the first and second kinds. Medical Physics. 23 (6), 815-850 (1996).
- Filli, L., et al. Material-dependent implant artifact reduction using SEMAC-VAT and MAVRIC: a prospective MRI phantom study. Investigative Radiology. 52 (6), 381 (2017).
- Klinke, T., et al. Artifacts in magnetic resonance imaging and computed tomography caused by dental materials. PloS ONE. 7 (2), (2012).
- Lee, J., et al. Usefulness of IDEAL T2-weighted FSE and SPGR imaging in reducing metallic artifacts in the postoperative ankles with metallic hardware. Skeletal Radiology. 42 (2), 239-247 (2013).
- Zho, S. -. Y., Kim, M. -. O., Lee, K. -. W., Kim, D. -. H. Artifact reduction from metallic dental materials in T1-weighted spin-echo imaging at 3.0 tesla. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 37 (2), 471-478 (2013).
- Fritz, J., et al. Compressed sensing SEMAC: 8-fold accelerated high resolution metal artifact reduction MRI of Cobalt-Chromium knee arthroplasty implants. Investigative Radiology. 51 (10), 666 (2016).
- Aguiar, M., Marques, A., Carvalho, A., Cavalcanti, M. Accuracy of magnetic resonance imaging compared with computed tomography for implant planning. Clinical Oral Implants Research. 19 (4), 362-365 (2008).
- Talbot, B. S., Weinberg, E. P. MR imaging with metal-suppression sequences for evaluation of total joint arthroplasty. RadioGraphics. 36 (1), 209-225 (2015).
- Ai, T., et al. SEMAC-VAT and MSVAT-SPACE sequence strategies for metal artifact reduction in 1.5T magnetic resonance imaging. Investigative Radiology. 47 (5), 267-276 (2012).
- Smeets, R., et al. Artefacts in multimodal imaging of titanium, zirconium and binary titanium-zirconium alloy dental implants: an in vitro study. Dento Maxillo Facial Radiology. 46 (2), 20160267 (2016).
- Nawabi, D. H., et al. MRI predicts ALVAL and tissue damage in metal-on-metal hip arthroplasty. Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (2), 471-481 (2014).
- Cooper, H. J., et al. Early reactive synovitis and osteolysis after total hip arthroplasty. Clinical Orthopaedics and Related Research. 468 (12), 3278-3285 (2010).
