금속으로 인 한 MRI 아티팩트의 평가 대 한 프로토콜 임 플 란 트의 적합성 및 펄스 시퀀스의 취약성을 평가 하기 위해 임 플 란 트

요약

자기 공명 영상에 대 한 임 플 란 트의 적합성 및 금속 유물을 다른 펄스 시퀀스의 취약점 추정 임 플 란 트에 의해 발생 하는 자기 공명 영상 아티팩트를 평가 하는 표준화 된 방법을 설명합니다 동시에.

초록

으로 자기 공명 영상 (MRI) 스캐너 및 의료 임 플 란 트 환자 수가 지속적으로 성장 하 고, 방사선은 점점 감소 이미지 품질 결과 MRI에서 금속 임 플 란 트 관련 아티팩트 발생. 따라서, 유물 볼륨 측면에서 임 플 란 트의 MRI 적합성 뿐만 아니라 이미지 유물을 줄이기 위해 펄스 시퀀스 개발 되고있다 더 중요. 여기, 우리는 MRI에 임 플 란 트의 유물 볼륨의 표준화 된 평가 대 한 허용 하는 포괄적인 프로토콜을 제시. 또한,이 프로토콜 아티팩트에 다른 펄스 시퀀스의 취약점 분석에 사용할 수 있습니다. 제안 된 프로토콜 또는 지방 억제 및 모든 수동 임 플 란 트 없이 T1 및 T2가 중 이미지에 적용할 수 있습니다. 또한, 절차의 신호 손실과 산더미 유물 별도 및 3 차원 식별 수 있습니다. 이전 조사 평가 방법에 크게 달랐다, 그들의 결과의 comparability 제한 했다. 따라서, MRI 유물 볼륨의 표준된 측정은 더 comparability를 제공 하는 데 필요한. 이 임 플 란 트의 MRI 적합성의 개발을 향상 하 고 더 나은 펄스 시퀀스 마지막으로 환자 치료를 개선 하기 위해 수 있습니다.

서문

MRI는 필수적인 진단 도구 되고있다. 그 결과, 일상 진단에 사용 되는 MRI 시스템의 수는 더 증가 하 고¹. 동시에 임 플 란 트 환자 수가^2,3도 증가 하고있다. 2012 년, 예를 들어, 1 백만 이상의 무릎 및 관절 대체 수행 되었습니다 미국 혼자⁴. 이러한 임 플 란 트의 보급은 약 7 백만 2010 년 여성의 연령 그룹 80-89 년⁵에 10% 이상에 해당 하는. 그 결과, 이미지 품질 및 MRI 검사의 진단의 금속 임 플 란 트, 진단 정확도 감소의 결과로 인해 유물에 의해 나쁘게 자주. 따라서, 임 플 란 트의 MRI 적합성 및 펄스 시퀀스의 유물 취약점은 점점 중요 해지고는. 이러한 특성을 평가 하기 위해 수많은 접근 출판 되었습니다. 그러나 사용된 평가 방법에 강한 불일치 때문, 해당 결과 비교 하기 어렵다.

재료의 MRI 적합성의 평가 그들의 자기 자화 율⁶을 계산 하 여 수행할 수 있습니다. 그러나, 아티팩트를 다른 펄스 시퀀스의 취약점 주어진된 임 플 란 트에 대 한 접근와 비교 될 수 없습니다. 반대로, 유물 볼륨 주어진된 펄스의 시퀀스에 대 한 추정 수 있습니다만 수 대략 다른 임 플 란 트에 대 한. 또한, 분석은 인위적으로 모양의 임 플 란 트^7,8자주 수행 됩니다. 소재 볼륨 및 모양 유물 크기⁶에 영향을가지고, 이러한 기능 뿐만 아니라 계정에 취해야 한다. 자석 감수 하는 대신, 유물 크기를 평가할 수 있습니다. 자주, 연구 유물 크기⁹ 만 취재 한 조각 임 플 란 트 유물^10,11의 2 차원 유물 크기에 초점의 질적 평가에 의존 합니다. 또한, 수동 세분화 접근 자주 사용 됩니다, 뿐만 아니라 소모 하지만 또한 내부와 통해 reader 차이¹¹경향이. 마지막으로, 프로토콜 자주 허용 하지 않습니다 같은 시간¹²아닌 지방 포화 및 지방 포화 시퀀스를 테스트 하. 그러나 이것,, 바람직한 것, 이후 적용된 지방 억제 기술 뿌리깊은 유물 크기에 영향을 줍니다.

여기, 우리가 현재 신뢰할 수 있는, 반자동 수 있는 프로토콜, 전체 임 플 란 트, 또는 모든 조각을 포함 하는 보이는 임 플 란 트 부작용의 신호 손실과 산더미 유물의 임계값 기반, 3 차원 정량화. 또한, T1 및 T2가 중 이미지 또는 지방 채도 없이 테스트에 대 한 수 있습니다. 다른 임 플 란 트의 MRI 적합성 또는 주어진된 임 플 란 트에 대 한 금속 유물을 다른 펄스 시퀀스의 취약점을 평가 하는 프로토콜을 사용할 수 있습니다.

프로토콜

1. 팬텀 준비

1. 임 플 란 트 볼륨 (예:물 진지 변환 메서드를 사용 하 여)을 결정 합니다.
   참고: CCT T 샘플 및 Z T 샘플의 볼륨 측정 0.65 mL 0.73 mL, 각각.
2. 얇은 스레드를 사용 하 여 비 강자성, 플라스틱, 방수 상자 가운데 임 플 란 트 위치를 수정. 예상된 MRI 유물 보다 큰 상자를 사용 합니다.
   참고: 관심의 이식 또는 펄스 시퀀스의 유물 볼륨의 아무 대략적인 견적을 사용할 수 테스트 검사 수행 상자, 약 10 배는 팬텀 보다 큰에 팬텀을 배치 하 여 물으로 가득. 이 유물 볼륨 (CCT T 샘플)에 대 한 7.3 mL 및 0.09 mL (Z T 샘플)에 대 한 원거리 연구.
3. 조심 스럽게 녹여 혼합 semisynthetic 지방 (58.8%), 물 (40%), 및 macrogol-8-stearate (1.2%), 50 ° c.에 물 목욕을 사용 하 여
   참고:이 연구에서 샘플에 대 한 우리가 사용 500 mL 혼합물 각 샘플의 포함에 대 한.
   1. 혼합 유체 때 난방 중지 느린 교 반, 시작 및 난방을 중지 합니다. 지방과 물 단계의 분리 확인 합니다.
4. 최대한 빨리 응고 시작, 서서히 시작 혼합물과는 임 플 란 트를 포함 합니다. 이 위해 부 어 포함 혼합물 천천히 이식으로 유령 상자에.
   참고: 쏟아져 수행 되어야 합니다 천천히 공기 포함을 피하기 위해.
5. 하룻밤 건조에 대 한 4 ° C에서 냉장고에 포함 된 임 플 란 트와 유령 상자를 놓습니다. 다음 날, 이동 하 여 모든 잔여 액체 부분을 제거 합니다.

2. MRI 검사

1. Vivo에서 상황에서 동일한 방향에서 MRI에서 팬텀 (상자 포함된 임 플 란 트)를 놓습니다. MRI의 isocenter에 팬텀의 중간 위치.
2. 측정을 위해 심각 하 고 명백한 신호 상품 (예를 들어, 머리 코일) 없이 이미징 볼륨 내에서 균질 신호 분배에 대 한 수 있습니다 코일을 사용 합니다.
3. MRI 콘솔에서 검사는 MRI를 계획 하는 때 유령 상자, 상자의 가장자리에 공기를 포함 하 여 이미징 볼륨 이내 인지 확인 합니다.
4. MRI 검사는 다음을 수행 합니다.

3. 이미지 분석 및 사후 처리

1. (예를 들어, DICOM 형식을 사용 하 여) MRI 콘솔에서 (예를 들어, 압축에 의해) 품질의 손실 없이 이미지를 내보냅니다. 후 처리 소프트웨어는 이익 (ROI), 투자 수익 신호 강도, 임계값 기반 세분화 및 세분화 볼륨 ( 재료의 표참조)의 정량화 평가의 지역 배치에 대 한 수 있는 MRI에서 이미지를 가져옵니다.
2. 산더미 아티팩트에 대 한 임계값을 정의 하 고 이미징 볼륨 내에서 균질 신호 분배에 대 한 확인, 배치 라인 서로 수직 하 고 보이는 유물의 외부 국경에 인접 한 최대 유물 크기 (조각에 그림 1a)입니다.
   참고: 산더미 아티팩트는 변위 유물, 인위적으로 높은 신호 강도 가진 지역으로 제시. 그들은 슬라이스 방향 및 판독 방향에서 발생합니다.
   1. 각각 4 개의 교차점 (그림 1a)의 외부 직경에서 10 m m 배경 ROI (투자 수익_배경)를 배치 합니다. 라인 세분화 편집기를 사용 하 여 관심의 배경 영역을 놓습니다.
   2. 별도로 평균 신호 강도 및 이러한 4 ROI_배경 값 내 고 각 ROI_배경 에 대 한 모든 복의 표준 편차 (SD)를 측정 합니다. 프로젝트 보기에서 자료 통계 도구를 사용 합니다.
   3. 각 ROI_배경 의 평균 신호 강도 균질 신호 분배를 보장 하기 위해 각각 다른 3 대응의 평균 신호의 ± 1.5 SD의 범위 내에 있는지 확인 합니다.
   4. 이러한 4 ROI_배경 값의 모든 복의 평균 신호 강도 3 SD의 ROI_배경 을 추가 하 여 산더미 아티팩트에 대 한 임계값을 계산 합니다. 모든 조각에 신호 강도 신호 손실 유물에 인접 한 임계값 보다 큰 함께 모든 복을 선택 하 여 산더미 유물의 반자동 임계값 기반 세분화를 수행 합니다. 세그먼트화 편집기의 마스킹 도구를 사용 하 여 미리 정의 된 신호 강도 범위를 시각화 하 고 제한 하는 그것을 세분화 하.
3. 신호 손실 아티팩트에 대 한 임계값을 정의 하려면 관심사 (ROIs)의 4 개 지역 공기-포함 된 영역 (ROI_공기, 직경에서 각 10 m m)의 유령 상자 모서리에 놓고 측정 하는 평균 신호 강도와이 4 투자 수익 내 모든 복의 SD _공기 단계 3.2에에서 설명 된 대로 사용 하 여 분할 편집기 "통계 자료", 각각.
   참고: 신호 손실 유물 복 데 인공 낮은 신호 강도를 제공. 그들은 dephasing 및 변위 유물에 의해 발생 합니다.
   1. 낮은 신호 강도 (그림 1a)의 가장 큰 연결 된 지역에 의해 정의 된 신호 손실 유물 (ROI_코어)의 핵심에는 투자 수익을 배치 합니다. 누구의 평균 신호 강도 평균 ROI_공기 + 해당 SD의 3 배 보다 신호 손실 유물 내의 가장 큰 가능한 크기를 찾을 때까지 수동으로 ROI_코어 의 크기를 늘립니다. 마지막으로, 평균 신호 강도 및 ROI_코어의 SD를 측정 합니다.
   2. 3을 추가 하 여 신호 손실 아티팩트에 대 한 신호 강도 임계값을 계산 ROI_코어의 말은 투자 수익_코어 의 SD. 신호 강도 임계값 아래와 ROI_코어 에 연결 하는 모든 복을 선택 하 여 신호 손실 유물의 반자동 임계값 기반 세분화를 수행 합니다.
   3. 세그먼트화 편집기의 마스킹 도구를 사용 하 여 미리 정의 된 신호 강도 범위를 시각화 하 고 제한 하는 그것을 세분화 하. 가능 하면 세분화에서 아직 선택 되지 않은 모든 복을 포함 하도록 세분화 편집기의 "선택" 탭에서 "채우기" 함수를 사용 합니다. 해당 되는 경우 수동으로 세분화 추가 명확한 신호 손실 아티팩트 추가.
4. 사실 유물 볼륨을 얻기 위해 계산 된 유물 볼륨에서 실제 이식 볼륨을 뺍니다. 반복 하는 분석 이상 3 x. 2 주 이상 시간 간격 학습 바이어스를 제외 하도록 여러 번 읽고 구분 해야 합니다.

결과

위에서 언급 한 프로토콜 우리 유물 양의 2 다른 치과 이식 티타늄 (T; 참조 테이블의 재료) 지원 다른 크라운의 평가 [도자기 융합-금속 비 귀금속 합금 (CCT T)와 단일 지 르 코니 아 (Z-T); 그림 1b 와 1c]. CCT T 샘플 나타냅니다 큰 유물 예측 높은 상자성 물자 구성 (코발트 61%, 21%, 및 텅스텐 크롬 11%; CCT)입니다. Z-T 샘플의 크라운 ?...

토론

금속을 가진 환자의 수 임 플 란 트 하 고 MRI 검사의 수는 현재^1,2,3증가 하 고 있습니다. 과거에는, MRI 검사 공동 교체 후 피해 했다. 그러나 오늘,, MRI 이미징 같은 환자에 대 한 요청 되지 않습니다 하지만 또한 허용 해야 합병증의 평가 위해 직접 관절 관절 교체에 인접 한. 따라서, MRI 안전 및 MRI 적합성 임 플 란 트, 금속 유물 ?...

자료

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