Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Protocol voor de beoordeling van de MRI artefacten, veroorzaakt door Metal implantaten voor de beoordeling van de geschiktheid van implantaten en de kwetsbaarheid van Pulse sequenties

doi: 10.3791/57394 Published: May 17, 2018

Summary

We beschrijven een gestandaardiseerde methode om te evalueren van magnetische resonantie beeldvorming artefacten, veroorzaakt door implantaten te schatten van de geschiktheid van de implantaten voor magnetische resonantie beeldvorming en/of de kwetsbaarheid van de verschillende pols sequenties voor metalen artefacten tegelijkertijd.

Abstract

Als het aantal magnetische resonantie beeldvorming (MRI) scanners en patiënten met medische implantaten constant groeit, tegenkomen radiologen steeds metalen implantaat-gerelateerde artefacten in MRI, wat resulteert in verminderde beeldkwaliteit. Dus, de geschiktheid van de MRI van implantaten in termen van artefact volume, evenals de ontwikkeling van pulse sequenties te verminderen beeld artefacten, worden steeds meer en meer belangrijk. Hier presenteren we een uitgebreide protocol dat voor een gestandaardiseerde evaluatie van het artefact volume van implantaten op MRI zorgt. Bovendien, dit protocol kan worden gebruikt voor het analyseren van de kwetsbaarheid van de verschillende pols sequenties voor artefacten. Het voorgestelde protocol kan worden toegepast op de T1 - en T2-gewogen beelden, met of zonder vet-onderdrukking en alle passieve implantaten. Bovendien is de procedure schakelt de aparte en driedimensionale identificatie van signaal verlies en pile-up artefacten. Zoals vorige onderzoeken sterk in evaluatiemethoden verschilde, was de vergelijkbaarheid van de resultaten beperkt. Dus, gestandaardiseerde metingen van MRI artefact volumes nodig zijn om te zorgen voor een betere vergelijkbaarheid. Dit kan verbetering van de ontwikkeling van de geschiktheid van de MRI van implantaten en beter pulse sequenties ten slotte verbetering van patiëntenzorg.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

MRI is uitgegroeid tot een onmisbaar diagnostische tool. Dientengevolge, is het aantal MRI-systemen die worden gebruikt in de routine diagnostiek verdere verhoging van1. Op hetzelfde moment groeit het aantal patiënten met implantaten ook2,3. In 2012, bijvoorbeeld, zijn meer dan 1 miljoen knie en gewrichtsvervanging uitgevoerd in de VS alleen4. De prevalentie van dergelijke implantaten was ongeveer 7 miljoen in 2010, hetgeen overeenkomt met meer dan 10% van de vrouwen in de leeftijdsgroep 80-89 jaar5. Dientengevolge, zijn de beeldkwaliteit en de diagnostische betekenis van MRI-onderzoeken vaak aangetast door artefacten als gevolg van metalen implantaten, wat resulteert in een verminderde diagnostische nauwkeurigheid. Dus, de geschiktheid van de MRI van implantaten en de kwetsbaarheid van de artefact van pulse sequenties zijn steeds belangrijker. Talrijke benaderingen zijn gepubliceerd om te evalueren van deze kenmerken. Echter, als gevolg van de sterke verschillen in de gebruikte evaluatiemethoden zijn de respectieve resultaten moeilijk te vergelijken.

Een evaluatie van de geschiktheid van de MRI van materialen kan worden uitgevoerd door het berekenen van hun magnetische gevoeligheid6. Echter, niet de kwetsbaarheid van de verschillende pols sequenties voor artefacten vergeleken worden met die benadering voor een bepaald implantaat. Omgekeerd, het artefact volumes voor een bepaalde pulse-reeks kan slechts worden ongeveer geraamd voor verschillende implantaten. Daarnaast wordt de analyse vaak uitgevoerd met kunstmatig gevormde implantaten7,8. Zoals de materiële volume en vorm een invloed op het artefact grootte6 hebben, moeten deze functies ook rekening worden gehouden. Als alternatief voor magnetische gevoeligheid, kan het artefact grootte worden geëvalueerd. Vaak vertrouwen studies alleen op de kwalitatieve evaluatie van de artefact grootte9 of de focus op de grootte van de twee-dimensionale artefact maar het beslaat wel één segment van de implantaat artefact10,11. Bovendien, handmatige segmentatie benaderingen worden vaak gebruikt, die is niet alleen tijdrovend, maar ook gevoelig voor intra - en intersite - reader verschillen11. Ten slotte protocollen zijn vaak niet toereikend om te testen voor niet-vet-verzadigd, en vet-verzadigd sequenties op de dezelfde tijd12. Dit zou echter wenselijk, aangezien de toegepaste vet onderdrukking techniek diep de grootte van het artefact beïnvloedt.

Hier presenteren we een protocol dat voorziet in de betrouwbare, halfautomatische, drempel gebaseerde, driedimensionale kwantificering van signaal verlies en pile-up artefacten van het gehele implantaat, of alle segmenten met zichtbare implantaat artefacten. Bovendien, het staat voor het testen van de T1 - en T2-gewogen beelden, met of zonder vet-verzadiging. Het protocol kan worden gebruikt om de geschiktheid van de MRI van verschillende implantaten of de kwetsbaarheid van de verschillende pols sequenties voor metalen artefacten voor een bepaald implantaat te evalueren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. phantom voorbereiding

  1. Vastgesteld wat de omvang van het implantaat (bijvoorbeeldmet behulp van de methode van waterverplaatsing).
    Opmerking: Het volume van het monster CCT-T en het Z-T monster gemeten 0,65 mL en 0.73 mL, respectievelijk.
  2. Fix het implantaat standpunt in het midden van een niet-Ferromagnetische, waterdichte kunststof doos met behulp van een dunne draad. Een vak dat groter is dan de verwachte MRI artefacten gebruiken.
    Opmerking: Als er geen ruwe schattingen van de volumes van de artefact van het implantaat en/of puls opeenvolging van belang zijn, een test-scan uitvoert door het plaatsen van de phantom in een doos, ongeveer 10 x groter is dan de phantom, gevuld met water. De artefact-volumes in deze studie varieerden van 7.3 mL (voor het monster van CCT-T) en 0.09 mL (voor het Z-T monster).
  3. Zorgvuldig het smelten van een mengsel van semisynthetic vet (58,8%), water (40%) en macrogol-8-stearate (1,2%), met behulp van een waterbad van 50 ° C.
    Opmerking: Voor de monsters in deze studie, hebben we een 500 mL van het mengsel gebruikt voor het insluiten van elk monster.
    1. Als het mengsel vloeistof wordt, stoppen verwarming beginnen met langzaam roeren en stoppen met verwarming. Zorg ervoor dat er geen scheiding van de fasen van vet en water.
  4. Zodra de stolling begint, langzaam beginnen het implantaat te embedding met het mengsel. Giet het insluiten mengsel langzaam in de phantom doos met het implantaat hiervoor.
    Opmerking: Gieten moet worden uitgevoerd langzaam om te voorkomen dat de lucht opnemen.
  5. Plaats de phantom doos met het ingesloten implantaat in de koelkast bij 4 ° C's nachts voor uitdroging. De volgende dag, Verwijder eventuele resterende vloeistof onderdelen door decanteren.

2. MRI onderzoek

  1. De phantom (doos met het ingesloten implantaat) plaatst in de MRI in dezelfde richting als in de in vivo situatie. Plaats het midden van de phantom in de isocenter van de MRI.
  2. Voor metingen, gebruikt u een coil die voor een homogene signaal distributie binnen het imaging volume zonder ernstige en duidelijke signaal druppels (b.v., een hoofd spoel zorgt).
  3. Wanneer de planning van de MRI scans bij de console van de MRI, zorgen ervoor dat de phantom box, inclusief wat lucht aan de randen van het vak binnen het imaging volume.
  4. Vervolgens het MRI-onderzoek uitvoeren.

3. analyse en na verwerking van het beeld

  1. Exporteer de beelden zonder verlies van kwaliteit (bijvoorbeelddoor compressie) van de MRI console (bijvoorbeeldmet behulp van de DICOM-indeling). De afbeeldingen in een MRI post-processing software die het mogelijk maakt voor het plaatsen van de regio van belangen (ROI), evaluatie ROI signaal intensiteit, een drempel gebaseerde segmentatie en een kwantificering van de volumes van de segmentatie (Zie Tabel van materialen) importeren.
  2. Om te definiëren van de drempel voor pile-up artefacten en controleren voor een homogene signaal distributie binnen het imaging volume, plaats lijnen loodrecht op elkaar en grenzend aan de buitenste rand van het zichtbaar artefact op het segment met de maximale artefact grootte ( Figuur 1a).
    Opmerking: Pile-up artefacten zijn verplaatsing artefacten, presenteren met gebieden met kunstmatig hoog signaal intensiteit. Ze komen in de richting van het segment en de uitlezing richting.
    1. Plaats een achtergrond ROI (ROIachtergrond) met 10 mm diameter buiten elk van de vier snijpunten (Figuur 1a). Plaats de regels en de achtergrond-regio's van belangen met behulp van de segmentatie-editor.
    2. De gemiddelde signaal intensiteit en de standaarddeviatie (SD) van alle voxels binnen deze 4 ROIachtergrond waarden en voor elke ROIachtergrond apart meten. Gebruik het hulpprogramma Statistieken van het materiaal in de projectweergave.
    3. Zorg ervoor dat de gemiddelde signaal intensiteit van elke ROIachtergrond binnen het bereik van ± 1,5 SD van het gemiddelde signaal van elk van de andere 3 tegenhangers te garanderen van een homogene signaal distributie.
    4. De drempel voor pile-up artefacten door 3 SD van ROIachtergrond toe te voegen aan de gemiddelde signaal intensiteit van alle voxels van deze 4 ROIachtergrond waarden berekenen. Een semi-automatische drempel gebaseerde segmentatie van pile-up artefacten uitvoeren door het selecteren van alle voxels met het signaal intensiteit groter is dan de drempel grenzend aan het signaal verlies artefact in elk segment. Maskeren programma de segmentatie-editor gebruiken om te visualiseren van de vooraf gedefinieerde intensiteit signaalbereik en beperken van de segmentatie op het.
  3. Als u wilt definiëren de drempel voor signaal verlies artefacten, 4 regio's van belangen (ROIs) plaats in lucht-bevattende regio's (ROIlucht; elk 10 mm diameter) op de hoeken van de phantom vak en de gemiddelde signaal intensiteit en SD van alle voxels binnen deze 4 ROI meten Lucht zoals beschreven in stap 3.2, met behulp van de segmentatie editor en "Materiaal Statistics", respectievelijk.
    Opmerking: Signaal verlies artefacten met voxels met kunstmatig laag signaal intensiteit aanwezig. Ze worden veroorzaakt door dephasing en verplaatsing artefacten.
    1. Plaats een ROI in de kern van het signaal verlies artefact (ROICore) gedefinieerd door het grootste aangesloten gebied van lage signaal intensiteit (Figuur 1a). Handmatig de grootte van de ROI-Core te vergroten totdat de grootst mogelijke omvang binnen het signaal verlies artefact waarvan gemiddelde signaal intensiteit lager dan het gemiddelde ROIAir + 3 x van de respectieve SD is is gevonden. Ten slotte, de gemiddelde signaal intensiteit en SD van de ROICorete meten.
    2. Berekenen van de signaal intensiteit drempel voor signaal verlies artefacten door toevoeging van 3 SD voor de ROI-Core aan het gemiddelde van de ROI-Core. Een semi-automatische drempel gebaseerde segmentatie van signaal verlies artefacten uitvoeren door het selecteren van alle voxels aangesloten op de ROI-Core met signaal intensiteit de drempel.
    3. Maskeren programma de segmentatie-editor gebruiken om te visualiseren van de vooraf gedefinieerde intensiteit signaalbereik en beperken van de segmentatie op het. Indien mogelijk, gebruik de functie van "Fill" in de kraan "Selectie" van de segmentatie-editor op te nemen van alle voxels binnen de segmentatie die nog niet zijn geselecteerd. Indien van toepassing, moet u handmatig de extra ondubbelzinnige signaal verlies artefacten aan de segmentatie toevoegen.
  4. Het volume van de fysieke implantaat van het berekende artefact volume om het volume van de echte artefact aftrekken. Herhaal de analyse ten minste 3 x. Een tijdsinterval van ten minste twee weken moet scheiden het meerdere luidt om uit te sluiten van een leren vooroordeel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Met het bovengenoemde protocol, we geëvalueerd het artefact-volume van 2 verschillende tandheelkundige implantaten gemaakt van Titanium (T; Zie de Tabel van materialen) ondersteunende verschillende kronen [porselein-gesmolten-op-metaal niet-edele legering (CCT-T) en monolithische Zirconia (Z-T); Figuur 1b en 1 c]. Het monster van CCT-T vertegenwoordigt een zeer paramagnetisch materiaalsamenstelling voorspellen van grote artefacten (Cobalt 61%, Chrome 21%, en wolfraam 11%; GDT). Het materiaal van de kroon van het Z-T monster vertegenwoordigt een laag paramagnetisch materiaal (Zirconia 92%; Z). bovendien vier verschillende, niet-vet-verzadigd, T2-gewogen sequenties werden geëvalueerd om te vergelijken hun kwetsbaarheid voor metalen artefacten. In het bijzonder de technieken van meerdere overname van de plaat met een weergave-hoek-kantelen verloop op basis van een steekproef perfectie met toepassing-geoptimaliseerde contrasten met behulp van verschillende flip hoek evoluties (MSVAT-ruimte), segment codering voor metalen artefact correctie (SEMAC), en hun conventionele tegenhangers ruimte en turbo spin echo (TSE) werden geëvalueerd (Zie tabel 1 voor de gedetailleerde reeks parameters). MRI-scans werden uitgevoerd op een systeem van de MRI 3T (Zie de Tabel van materialen) en een 16-kanaals multifunctionele oppervlakte spoel werd gebruikt. De variatie van de puls reeks parameters heeft een sterke invloed op de grootte van het artefact. Dus werden puls reeks parameters gekozen zo dicht mogelijk bij die worden gebruikt in de in vivo tandheelkundige MRI-scans te verhogen van de overdraagbaarheid van de resultaten. De analyse werd uitgevoerd 3 x door twee onafhankelijke beoordelaars. Voor de meerdere vergelijkingen, een two-way analyse van afwijkingen en post hoc Tukey proeven werden gebruikt.

De data-analyse laat verschillen zien tussen beide monsters en de toegepaste sequenties. In alle reeksen, de gecombineerde artefact volumes (de som van de signaalverlies en pile-up) van het CCT-T monster groter waren ten opzichte van de Z-T monster (P < 0.001; Figuur 2 en Figuur 3). Binnen dezelfde volgorde, was het artefact volume van het monster CCT-T 19,3 x (SEMAC) naar 39,6 x (MSVAT-ruimte) groter is dan het artefact volume van de Z-T-tegenhanger.

De keuze van de puls reeks had een belangrijke invloed op het artefact volume evenals (Figuur 2 en Figuur 3). Met betrekking tot het GDT-T monster, de kleinste artefact volumes werden waargenomen voor TSE en SEMAC, en de grootste artefacten voor ruimte (P < 0,001). Daarnaast MSVAT-SPACE aanzienlijk verminderd het artefact volume in vergelijking tot de ruimte (P < 0,001; 3.8 vs. 7.3 mL). Daarentegen werden geen significante verschillen waargenomen tussen MSVAT-ruimte, TSE en SEMAC voor het Z-T-monster. Het artefact volume voor Z-T was grootste in ruimte en was aanzienlijk verminderd door MSVAT-spatie (P < 0,05; 0,26 vs. 0,1 mL).

Figure 1
Figuur 1: ROI positionerings- en implantaat monsters. (een) dit paneel toont een typische positionering van de regio's van belangen (ROI) voor het meten van de drempels voor pile-up artefacten en signaal distributie (ROIB = ROIachtergrond) en signaal verlies artefacten (ROIA = ROIlucht ; ROIC = ROICore). De blauwe omtrek lijkt op het resultaat van de semi-automatische segmentatie voor signaal verlies artefacten binnen dat segment. De kleine rode gebieden komen overeen met het resultaat van pile-up artefacten. (b en c) deze panelen tonen beelden van gebruikte implantaten ter ondersteuning van verschillende enkelvoudige kronen. Kobalt-chroom-wolfraam-Titanium (CCT-T); Zirconia-Titanium (Z-T). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2: artefact volume metingen. (a en b) Dit zijn de staafdiagrammen tonen de gemiddelde waarden met de standaarddeviaties van de driedimensionale artefact volume van de gehele implantaat monsters voor alle 4 beoordeelde sequenties na het fysieke implantaat volume af te trekken. Indien van toepassing, worden afzonderlijke standaarddeviatie foutbalken gegeven voor signaal verlies en pile-up artefacten. P ≤ 0,05; P≤ 0.001 Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3: verschijning van artefacten. Deze panelen maken de artefact volumes van de gehele implantaten (bovenste rij). De blauw gekleurde gebieden vertegenwoordigen signaal verlies artefacten en de rood gekleurde gebieden vertegenwoordigen pile-up artefacten. De panelen tonen de gekleurde bronafbeeldingen (onderste rij) voor alle beoordeelde T2-gewogen sequenties. Paneel (een) is van het monster Cobalt-chroom-wolfraam-Titanium (CCT-T) en paneel (b) is van het monster Zirconia-Titanium (Z-T). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Volgorde TR/TE
[ms]
Voxel grootte
[mm3]
FOV
[mm2]
Matrix Uitlezing
Bandbreedte
[Hz/Px]
Segmenten Segment
codering

stappen of
oversampling

[%]
BTW Tijd
[min:sec]
RUIMTE 2.500/131 0.55 x 0.55 x 0.55 140 x 124 256 x 256 501 72 55,6 No 14:02
MSVAT-RUIMTE 2.500/199 0.55 x 0.55 x 0.55 140 x 84 256 x 256 528 72 55,6 Ja 6:04
TSE 5,100/44 0.59 x 0.59 x 1,5 150 x 150 256 x 256 592 25 No No 3:36
SEMAC 5,100/45 0.59 x 0.59 x 1,5 150 x 150 256 x 256 592 25 4 Ja 6:19

Tabel 1: Parameters van alle gebruikte reeksen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Het aantal patiënten met metalen implantaten en het aantal MRI-onderzoeken groeit momenteel1,2,3. In het verleden, werden MRI-onderzoeken vermeden na gewrichtsvervanging. Vandaag, MRI is niet alleen gevraagd voor imaging van dergelijke patiënten echter ook ruimte laten voor de evaluatie van complicaties direct grenzend aan gezamenlijke artroplastiek. Dus, de veiligheid van de MRI en de MRI geschiktheid van implantaten, evenals de robuuste pulse sequenties voor metalen artefact onderdrukking, worden steeds belangrijker13. Voor de beoordeling van de geschiktheid van de MRI in termen van artefact volume presenteren we een uitgebreide, tijd-efficiënte protocol. Het zorgt voor een betrouwbare, driedimensionale evaluatie van signaal verlies en pile-up artefacten als indicator segment concurrentieverstoringen op te heffen voor vet-onderdrukt en niet-vet-onderdrukt T1 - en T2-gewogen pulse sequenties.

Voor sommige stappen van protocol is bijzondere aandacht nodig om het best mogelijke resultaat. Na het smelten van de insluiten stof en vóór het insluiten van het implantaat, is het zeer belangrijk aan het roer de insluiten stof lang genoeg terwijl het begint afkoeling en haar statistische status verandert (vloeistof solide), als zijn vet en water fasen gemakkelijk gescheiden, zelfs in de aanwezigheid van een emulgerende agent. Het is bovendien belangrijk te langzaam vullen de phantom vak met de insluiten stof om luchtbellen. Dit is essentieel omdat lucht en signaal verlies artefacten beide zijndoelserver opnieuw op nul signaal, dat tot een overschatting van het artefact leiden zou.

Een hoge en homogene signaal moet scheppen voor een nauwkeurige evaluatie van het volume van het artefact. Als de hoogste signaal-ruisverhouding (SNR) wordt bereikt door het oppervlakte spoelen, is het van cruciaal belang voor het testen van tevoren dat de gevoeligheid van het profiel en de positionering van de spoel maakt het mogelijk voor een homogene signaal binnen de phantom (zoals hierboven beschreven), dus dat de drempel gebaseerde segmentatie kunt uitvoeren zonder fouten segmentatie.

Vergeleken met andere studies analyseren van grote implantaten (b.v., heup of knie vervangingen of spondylodesis), dit protocol gebruikt kleine implantaten, in sommige gevallen veroorzaakt artefact volumes ver beneden de 1 mL. Zelfs onder deze uitdagende omstandigheden, kunnen we aanzienlijke verschillen in de artefact-volumes tussen verschillende monsters en verschillende pulse sequenties detecteren. Dus, kan een hoge meetnauwkeurigheid van dit protocol worden aangenomen, waardoor een nauwkeurige evaluatie van de MRI artefact hoeveelheid complexe implantaten ten aanzien van hun samenstelling van het materiaal en vorm. Bovendien is het protocol kan worden toegepast om te vergelijken van de kwetsbaarheid van de verschillende pols sequenties voor metaal-geïnduceerde artefacten, veroorzaakt door een bepaald implantaat.

Tal van methoden met verschillende complexiteit zijn voorgesteld voor de evaluatie van metalen voorwerpen. Voor de vergelijking van de verschillende pols sequenties, Fritz et al. gebruikt een kwalitatieve ranking te evalueren van de kwetsbaarheid van elke reeks11. Anderen, zoals Zho et al., bepaald in vliegtuig artefact (signaalverlies en pile-up) volumes door de grootste afstand te meten en door vliegtuig artefacten door te tellen het aantal segmenten wordt beïnvloed door artefacten10. Beide methoden, maar vind niet het volledige artefact volume, die kan resulteren in de onder- of overschatting van artefact volume. Dat geldt ook voor sommige studies waarmee de segmentering van de handmatige11. Want dit een zeer tijdrovende aanpak is, worden vaak slechts één of twee centrale segmenten geëvalueerd op een visuele basis, de resterende artefact verhoudingen te verwaarlozen.

Auteurs gebruiken voor in vitro studies, vaak agarose of gelatine als de insluiten stof14,15. Beide materialen kunnen eenvoudig worden verwerkt en garanderen van voldoende signaal in T2 en T1-gewogen beelden. Ze laat echter niet voor de evaluatie van vet-onderdrukt sequenties in een weging. Dit is een belangrijk nadeel zijn, aangezien vet onderdrukking een diepgaande invloed op het artefact volume heeft en regelmatig wordt gebruikt voor het identificeren van implantaat-gerelateerde complicaties (b.v., oedeem en vloeistof collecties grenst aan het implantaat in gevallen van besmetting, deeltje ziekte of aseptische lymfocyt gedomineerde vasculitis-vennoten laesie)13,16,17.

Sommige beperkingen van dit protocol moeten worden erkend. Ten eerste, het staat geen in vivo kwantificering van het artefact volume, zoals de differentiatie van het volledige artefact volume een homogene achtergrond signaal vereist. Voor in vivo evaluaties, kunnen andere methoden, zoals het meten van de magnetische gevoeligheid, worden gebruikt. Ten tweede, dit protocol zorgt voor de detectie van pile-up artefacten (als een indicator van de verstoringen van het segment) alleen direct grenzend aan het signaal verlies artefact. Echter kunnen extra segment verstoringen worden verwacht dan het signaal verlies artefact ook. Daarom is het waarschijnlijk dat het aantal verstoringen is onderschat.

Kortom, kan dit protocol helpen om te standaardiseren van toekomstige studies evalueren het MRI artefact volume van implantaten en de kwetsbaarheid van pulse sequenties voor metalen artefacten. Dit kan helpen om te optimaliseren de geschiktheid van de MRI van implantaten en volgorde van technieken ter ten slotte verbetering van patiëntenzorg.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Tim Hilgenfeld, Franz S. Schwindling en Alexander Juerchott ontvangen financiering van een postdoctorale fellowship van de medische faculteit van de Universiteit van Heidelberg. De studie werd gedeeltelijk ondersteund door de Dietmar-Hopp-Stiftung (project nr. 23011228). De auteurs hebben uitdrukkelijk vermeld zijn er geen belangenconflicten in verband met dit artikel.

Acknowledgments

De auteurs bedank Stefanie Sauer, apotheker op het departement van apotheek Heidelberg Universiteitsziekenhuis, voor haar bijdragen aan de MRI phantom. Daarnaast wil wij NORAS MRI producten GmbH (Höchberg, Duitsland) en met name Daniel Gareis bedanken voor het verstrekken van een prototype van de 16-kanaals multifunctionele spoel. Bovendien zijn wij dankbaar voor de vriendelijke samenwerking met SIEMENS Healthcare GmbH (Erlangen, Duitsland) en vooral Mathias Nittka voor hun hulp bij de setup van de reeks.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Cram, P., et al. Total knee arthroplasty volume, utilization, and outcomes among medicare beneficiaries. JAMA. 308, (12), 1227-1236 (1991).
  3. Jordan, R. A., Micheelis, W. Fünfte Deutsche Mundgesundheitsstudie (DMS V). Deutscher Zahnärzte Verlag DÄV. Köln. (2016).
  4. Steiner, C., Andrews, R., Barrett, M., Weiss, A. HCUP projections mobility/orthopedic procedures 2003 to 2012. U.S. Agency for Healthcare Research and Quality. Rockville. Report #2012-03 (2012).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Klinke, T., et al. Artifacts in magnetic resonance imaging and computed tomography caused by dental materials. PloS ONE. 7, (2), (2012).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Talbot, B. S., Weinberg, E. P. MR imaging with metal-suppression sequences for evaluation of total joint arthroplasty. RadioGraphics. 36, (1), 209-225 (2015).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Cooper, H. J., et al. Early reactive synovitis and osteolysis after total hip arthroplasty. Clinical Orthopaedics and Related Research. 468, (12), 3278-3285 (2010).
Protocol voor de beoordeling van de MRI artefacten, veroorzaakt door Metal implantaten voor de beoordeling van de geschiktheid van implantaten en de kwetsbaarheid van Pulse sequenties
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hilgenfeld, T., Prager, M., Schwindling, F. S., Jende, J. M. E., Rammelsberg, P., Bendszus, M., Heiland, S., Juerchott, A. Protocol for the Evaluation of MRI Artifacts Caused by Metal Implants to Assess the Suitability of Implants and the Vulnerability of Pulse Sequences. J. Vis. Exp. (135), e57394, doi:10.3791/57394 (2018).More

Hilgenfeld, T., Prager, M., Schwindling, F. S., Jende, J. M. E., Rammelsberg, P., Bendszus, M., Heiland, S., Juerchott, A. Protocol for the Evaluation of MRI Artifacts Caused by Metal Implants to Assess the Suitability of Implants and the Vulnerability of Pulse Sequences. J. Vis. Exp. (135), e57394, doi:10.3791/57394 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter