Yöntem makalesi

İmplantlar uygunluğu ve güvenlik açığı darbe sıralarının değerlendirmek için Metal tarafından neden MRI eserler değerlendirilmesi için iletişim kuralı implantlar

DOI:

10.3791/57394

⸱

17 Mayıs 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neuroradiology, Heidelberg University Hospital, 2Department of Prosthodontics, Heidelberg University Hospital

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biz tarafından implantlar implantlar manyetik rezonans görüntüleme için uygunluğu ve/veya farklı darbe dizileri güvenlik açığı metalik yapılara tahmin etmek için neden manyetik rezonans görüntüleme eserler değerlendirmek için standart bir yöntem tarif aynı anda.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) tarayıcılar ve tıbbi implant ile hastaların sayısı sürekli artıyor gibi radyologlar MRI düşük görüntü kalitesi, metalik implant ile ilgili aktarımında giderek karşılaşma. Bu nedenle, implantlar artifakı hacmine MRI uygunluğu yanı sıra görüntü eserler, azaltmak için nabız dizileri gelişimi daha önemli hale gelmektedir. Burada, implantlar MRI üzerinde artifakı hacmi standart bir şekilde değerlendirilmesi için sağlayan kapsamlı bir iletişim kuralı mevcut. Ayrıca, bu protokolü farklı darbe dizileri güvenlik açığı yapılara analiz etmek için kullanılabilir. Önerilen protokol T1 ve T2 ağırlıklı görüntüler veya yağ-bastırma ve tüm pasif implantlar olmadan uygulanabilir. Ayrıca, sinyal kaybı ve karmaşa eserler ayrı ve üç boyutlu tanımlaması yordamla. Önceki araştırmalar, büyük ölçüde değerlendirme yöntemleri farklılık gibi bunların sonuçları karşılaştırılabilir sınırlıydı. Böylece, MR'da artifact birimlerin standart ölçüleri daha iyi karşılaştırılabilir sağlamak gereklidir. Bu implantlar MRI uygunluğunu gelişimini geliştirmek ve daha iyi sonunda hasta bakımı geliştirmek için sıralarını darbe.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MRI vazgeçilmez bir tanı aracı haline gelmiştir. Sonuç olarak, rutin işlem tanı'daki kullanılan Mr sistemleri sayısı daha fazla1artmaktadır. Aynı zamanda, implantlar ile hasta sayısı2,3de artmaktadır. 2012 yılında, örneğin, 1 milyondan fazla diz ve eklem replasmanları ABD yalnız4' te gerçekleştirilmiş. Böyle implantlar yaygınlığı yaklaşık 7 yaş grubu 80-89 yıl5kadın fazla % 10 karşılık gelen 2010 yılında milyondu. Sonuç olarak, görüntü kalitesi ve Mr sınav tanı önemini kez eserler nedeniyle azalmış bir tanısal doğruluk içinde ortaya çıkan metalik implant tarafından engelliler. Bu nedenle, implantlar MRI uygunluğu ve nabız sıralarının artifakı güvenlik açığı giderek giderek daha önemli. Çok sayıda yaklaşımlar bu özellikleri değerlendirmek için yayınlanmıştır. Kullanılan değerlendirme yöntemleri güçlü farklılıklar nedeniyle, ancak, ilgili sonuçları karşılaştırmak zor.

MRI uygunluğu malzemelerin değerlendirilmesi kendi manyetik duyarlılık6hesaplayarak gerçekleştirilebilir. Ancak, farklı darbe dizileri güvenlik açığı yapılara verilen bir implant için bu yaklaşım ile karşılaştırıldığında olamaz. Tersi, yapı birimleri verilen darbe sırası için sadece kabaca farklı implantları tahmin edilebilir. Buna ek olarak, çözümleme kez yapay olarak şekillendirilmiş implantlar7,8ile yapılır. Materyal ve şekil yapı boyutu6üzerinde bir etkiye sahip olarak, bu özellikler de dikkate alınmalıdır. Manyetik duyarlılık için alternatif olarak, yapı boyut değerlendirilebilir. Sık sık, çalışmalar sadece yapı boyutu9 veya yalnızca bir implant artifakı10,11dilim kapsayan iki boyutlu obje boyutu odaklanmak nitel değerlendirilmesi güveniyor. Ayrıca, el ile segmentasyon yaklaşımlar kez, hangi sadece zaman alıcı ama aynı zamanda içi ve arası reader farklılıklar11eğilimli olduğu durumlarda kullanılır. Son olarak, iletişim kuralları kez yağ doymuş ve yağ doymuş serileri aynı saat12için test etmek için izin vermez. Uygulamalı şişman bastırma tekniği derinden yapı boyutu etkiler, ancak, arzu, olacaktır.

Burada, bir için güvenilir, yarı otomatik sağlayan protokol, eşik tabanlı, üç boyutlu miktar sinyal kaybı ve karmaşa yapıların tüm implant veya tüm dilimleri görünür implant eserler içeren mevcut. Ayrıca, T1 ve T2 ağırlıklı görüntüler veya yağ-doygunluk olmadan test etmek için izin verir. Protokol farklı implantlar MRI uygunluğu veya farklı darbe dizileri güvenlik açığı metalik yapılara verilen bir implant için değerlendirmek için kullanılabilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. hayalet hazırlık

  1. İmplant birim (su deplasman yöntemini kullanarakÖrneğin,) belirlemek.
    Not: Ölçülen SKK-T sample ve Z-T hacmi 0.65 mL ve 0.73 mL, sırasıyla.
  2. İmplant pozisyonu ortasında ferromanyetik sigara, plastik-su geçirmez kutu ince bir iş parçacığı kullanarak düzeltebilirsiniz. Beklenen MRI eserler büyük bir kutu kullanın.
    Not: yapı birimleri, faiz implant ve/veya darbe dizi yok kaba tahminler kullanılabilir, bir sınama taraması gerçekleştirin yaklaşık 10 x hayalet, daha büyük bir kutu içinde hayalet yerleştirerek su ile dolu. Bu yapı birimleri arasında değişmektedir 7.3 mL (için SKK-T örnek) ve (Z-T örnek için) 0.09 mL çalışma.
  3. Dikkatle semisynthetic yağ (% 58.8), su (% 40) ve macrogol-8-stearat (% 1.2), bir su banyosu 50 ° C'de kullanarak bir karışım eritmek
    Not: Bu çalışma örnekleri için biz 500 mL karışımı her örneği gömmek için kullanılır.
    1. Karışım sıvı hale geldiğinde Isıtma durdurmak ve yavaş karıştırma ile başlatma ve durdurma Isıtma. Hiçbir ayrım yağ ve su aşamalarının olduğundan emin olun.
  4. Pıhtılaşma başlar başlamaz, yavaş yavaş implant karışımı ile gömme başlamak. Bunun için implant ile hayalet kutusuna gömme karışımı yavaş yavaş dökün.
    Not: Dökme yavaş yavaş hava dahil önlemek için gerçekleştirilmesi gerekir.
  5. Hayalet kutusu katıştırılmış implant ile kuruma için gecede 4 ° C'de buzdolabı içine koyun. Ertesi gün, decantation tarafından herhangi bir kalıntı sıvı parçaları kaldırın.

2. MRG İnceleme

  1. Operadaki hayalet (katıştırılmış implant kutusuyla) MRG vivo içinde durum olduğu gibi aynı yönde yerleştirin. Pozisyonda orta Hayalet'in Mr'ı isocenter.
  2. Ölçülerini, ağır ve belirgin sinyal damla (Örneğin, bir baş coil) olmadan Görüntüleme birimi içindeki bir homojen sinyal dağıtım için izin veren bir bobin kullanın.
  3. Mr'ı planlama MRI konsolda taramasını hayalet kutusu kutusunun kenarlarında biraz hava da dahil olmak üzere, görüntüleme birim içinde olduğundan emin olun.
  4. Ardından, MRG İnceleme gerçekleştirin.

3. görüntü analizi ve post-işleme

  1. (Örneğin, sıkıştırma) kalite kaybı olmadan görüntüleri dışa aktarmak MRI Konsolu'ndan (DICOM biçimini kullanarakÖrneğin,). Son işlem yazılımında ROI sinyal yoğunluklarını, eşik tabanlı segmentasyon ve bir miktar ( Tablo malzemelerigörmek) bölümleme birimlerin değerlendirme çıkarları (ROI), bölge yerleştirmek için izin veren bir MR görüntüleri içe aktarın.
  2. Çarpışan eserler için eşik tanımlamak ve homojen sinyal dağıtım Görüntüleme birimi içindeki denetlemek için satır birbirine dik ve görünür yapının dış kenarlığı bitişik dilim ile en fazla obje boyutu (yer Şekil 1a).
    Not: Deplasman eserler, yapay olarak yüksek sinyal yoğunluklarda ile alanları ile çarpışan eserler vardır. Bunlar dilim yönünü ve okuma yönünü ortaya.
    1. Her dört kavşak noktaları (Şekil 1a) dışında çapı 10 mm ile bir arka plan yatırım getirisi (ROIarka plan) yerleştirin. Çizgiler ve çıkarları segmentasyon Düzenleyicisi'ni kullanarak arka plan bölgelerinde yerleştirin.
    2. Kötü sinyal yoğunluğu ve standart sapma (SD), tüm voxels bu 4 yatırım getirisiarka plan değerleri içinde ve her yatırım getirisiarka plan için ayrı ayrı ölçmek. Proje görünümünde Malzeme istatistikleri aracını kullanın.
    3. Her yatırım getirisiarka plan kötü sinyal yoğunluğu ± 1.5 SD homojen sinyal dağıtım güvence altına almak için her 3 diğer muadilleri kötü sinyal aralığı içinde olduğundan emin olun.
    4. Çarpışan eserler için eşik 4 Bu yatırım getirisiarka plan değerleri tüm voxels kötü sinyal yoğunluğu 3 SD ROIarka plan ekleyerek hesaplar. Yarı otomatik bir eşik tabanlı segmentasyon çarpışan yapıların her dilim içinde sinyal kaybı yapıya bitişik eşik değerinden sinyal yoğunluklarda ile tüm voxels seçerek gerçekleştirin. Önceden tanımlanmış sinyal yoğunluk aralığı görselleştirmek ve segmentasyon bunu kısıtlamak için segmentasyon düzenleyicisinin Maskeleme aracını kullanın.
  3. Sinyal kaybı eserler için eşik tanımlamak için hava-içeren bölgelerin (YGhava; her 10 mm çapında) hayalet kutusunun köşelerindeki çıkarlarının (ROIs) 4 bölge koyun ve kötü sinyal yoğunluğu ve tüm voxels bu 4 ROI içinde SD ölçmek Segmentasyon editörü ve "Malzeme istatistikleri", sırasıyla kullanarak 3.2, adımda anlatıldığı gibi hava .
    Not: Sinyal kaybı eserler ile yapay düşük sinyal yoğunluklarda sahip voxels mevcut. Onlar tarafından dephasing ve deplasman eserler meydana gelir.
    1. Bir yatırım getirisi düşük sinyal yoğunluklarını (Şekil 1a) bağlı en büyük alanı tarafından tanımlanan temel sinyal kaybı yapı (ROIçekirdek) yerleştirin. Kimin kötü sinyal yoğunluğu ortalama YGhava + 3 x ilgili SD düşüktür sinyal kaybı artifakı içinde olası en büyük boyutta bulunana kadar el ile yatırım getirisiçekirdek boyutunu artırın. Son olarak, kötü sinyal yoğunluğu ve SD ROIçekirdekölçmek.
    2. Sinyal şiddeti eşik sinyal kaybı yapılar için 3 ekleyerek hesaplamak SD ROIgöbekdemek için yatırım getirisiçekirdek . Sinyal kaybı eserler yarı otomatik bir eşik tabanlı segmentasyon sinyal yoğunluklarda eşiğin altına yatırım getirisiçekirdek bağlı tüm voxels seçerek gerçekleştirin.
    3. Önceden tanımlanmış sinyal yoğunluk aralığı görselleştirmek ve segmentasyon bunu kısıtlamak için segmentasyon düzenleyicisinin Maskeleme aracını kullanın. Mümkünse, "Dolgu" işlevi henüz seçili olmayan tüm voxels ayrılmasını içinde eklemek için dokunun "Seçim" segmentasyon düzenleyicisi kullanın. El ile (varsa), ek kesin sinyal kaybı eserler için ayrılmasını ekleyin.
  4. Gerçek artifakı cilt elde etmek için hesaplanan yapı birimi fiziksel implant biriminden çıkarın. Tekrar analizi en az 3 x. Bir zaman aralığı en az iki hafta bir öğrenme önyargı dışlamak için birden çok okuma ayrı olmalıdır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yukarıda belirtilen iletişim kuralı ile 2 farklı diş implantları titanyum (T; bkz: Malzemeler tablo) destekleyen farklı kron yapılan artifakı hacmi değerlendirildi [porselen erimiş-metal olmayan değerli alaşım (SKK-T) ve yekpare zirkon (Z-T); Şekil 1b ve 1 c

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Metalik ile hasta sayısı implantları ve MRI muayene sayısı şu anda1,2,3artmaktadır. Geçmişte, MRI muayene sonra eklem replasmanları atlanma. Bugün, ancak, MRI sadece bu hastalarda görüntüleme için talep değil ancak Ayrıca komplikasyonların değerlendirilmesi için eklem protezi için bitişik izin vermelidir. Böylece, MRI Emanet ve MRI uygunluğu implantları yanı sıra metal obje giderme, sağlam darbe dizileri giderek daha önemli

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tim Hilgenfeld, Franz S. Schwindling ve Alexander Juerchott bir doktora sonrası bursu Heidelberg Üniversitesi Tıp Fakültesi fon aldı. Çalışma kısmen Dietmar-Hopp-Stiftung tarafından (Proje no. 23011228) destek verdi. Yazarlar bu madde ile bağlantılı olarak hiçbir çıkar çatışması olduğunu açıkça belirtmiştir.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar gibi Stefanie Sauer, eczacı bölümü, eczane Heidelberg Üniversitesi Hastanesi, MRI hayalet onu katkılarından dolayı teşekkür ederim. Buna ek olarak, NORAS MRG Ürün GmbH (Höchberg, Almanya) ve özellikle Daniel Gareis bir prototip 16 kanal çok amaçlı bobin sağlamak için teşekkür etmek istiyorum. Ayrıca, tür işbirliği ile SIEMENS sağlık GmbH (Erlangen, Almanya) ve özellikle Mathias Nittka için sıra kurulum onların yardım için sana şükrediyoruz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Aqua B. Braun EcotainerB. Braun Melsungen AG, Melsungen, Almanya
Yarı sentetik yağ: Witepsol W25Caelo Caesar & Loretz GmbH, Hilder, Almanya4051
Macrogol-8-stearatCaelo Caesar & Loretz GmbH, Hilder, Almanya3023
Plastik kutu: belirtilmemiş
İmplantlar: NobelNobel Biocare, Zü'un yerini alır; zengin, İsviçre
Su banyosu Haake S5PThermo Scientific, Waltham, MA, ABD
Ölçüm silindiri Blaubrand Eterna, Sınıf A, Boro 3.3BRAND GmbH + Co Kg, Wertheim, Almanya32708
Bobin: ÇeşitliNoras MRI ürünleri GmbH, Hö Chberg, Almanya
MRG: Magnetom TrioSiemens Healthcare GmbH, Erlangen, Almanya
İşlem sonrası yazılım: Amira 6.4Thermo Scientific, Waltham, MA, ABD
,

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Artefakt HacmiSinyal KaybY lma ArtefaktlarYa Bask lamal G r nt lemeT1 a rl kl G r nt lerT2 a rl kl G r nt lerFantom Haz rlama

İlgili makaleler