Name: protocol for the evaluation of mri artifacts caused by metal implants to assess the suitability of implants and the vulnerability of pulse sequences
Uploaded: 2018-05-17T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Protocol for the Evaluation of MRI Artifacts Caused by Metal Implants to Assess the Suitability of Implants and the Vulnerability of Pulse Sequences at JoVE.c

Forfatterne lyst til takk Stefanie Sauer, farmasøyt på avdeling av apotek Heidelberg University Hospital, for hennes bidrag til Mr phantom. I tillegg vil vi gjerne takke NORAS MRI produkter GmbH (Höchberg, Tyskland) og spesielt Daniel Gareis for å gi en prototype av 16-kanal multipurpose spolen. Videre er vi takknemlig for slags samarbeidet med SIEMENS Healthcare GmbH (Erlangen, Tyskland) og spesielt Mathias Nittka for deres hjelp i sekvens-oppsettet.

1. phantom forberedelse
<ol><li>Bestemme implantat volumet (f.eksved hjelp av metoden vann forskyvning). Merk: Volumet av CCT-T prøven og Z-T prøven avmålt 0,65 mL og 0.73 mL, henholdsvis.</li>
	<li>Fastsette implantat posisjonen i en ikke-ferromagnetisk, plast, vanntett boks ved hjelp av en tynn tråd. Bruke en boks som er større enn forventet MRI gjenstander. Merk: Hvis det finnes ingen grovt anslag i gjenstand volumer av implantatet og/eller puls sekvensen av interesse, utføre en testskanning ved...

<ol>
	<li>Matsumoto, M., Koike, S., Kashima, S., Awai, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geographic+distribution+of+CT,+MRI+and+PET+devices+in+Japan:+a+longitudinal+analysis+based+on+national+census+data.">Geographic distribution of CT, MRI and PET devices in Japan: a longitudinal analysis based on national census data.</a> PLoS ONE. 10 (5), (2015).</li><li>Cram, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Total+knee+arthroplasty+volume,+utilization,+and+outcomes+among+medicare+beneficiaries.">Total knee arthroplasty volume, utilization, and outcomes among medicare beneficiaries.</a> JAMA. 308 (12), 1227-1236 (1991).</li><li>Jordan, R. A., Micheelis, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> F&#252;nfte Deutsche Mundgesundheitsstudie (DMS V). , (2016).</li><li>Steiner, C., Andrews, R., Barrett, M., Weiss, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> HCUP projections mobility/orthopedic procedures 2003 to 2012. , (2012).</li><li>Kremers, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalence+of+total+hip+and+knee+replacement+in+the+United+States.">Prevalence of total hip and knee replacement in the United States.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. 97 (17), 1386-1397 (2015).</li><li>Schenck, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+magnetic+susceptibility+in+magnetic+resonance+imaging:+MRI+magnetic+compatibility+of+the+first+and+second+kinds.">The role of magnetic susceptibility in magnetic resonance imaging: MRI magnetic compatibility of the first and second kinds.</a> Medical Physics. 23 (6), 815-850 (1996).</li><li>Filli, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Material-dependent+implant+artifact+reduction+using+SEMAC-VAT+and+MAVRIC:+a+prospective+MRI+phantom+study.">Material-dependent implant artifact reduction using SEMAC-VAT and MAVRIC: a prospective MRI phantom study.</a> Investigative Radiology. 52 (6), 381 (2017).</li><li>Klinke, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artifacts+in+magnetic+resonance+imaging+and+computed+tomography+caused+by+dental+materials.">Artifacts in magnetic resonance imaging and computed tomography caused by dental materials.</a> PloS ONE. 7 (2), (2012).</li><li>Lee, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Usefulness+of+IDEAL+T2-weighted+FSE+and+SPGR+imaging+in+reducing+metallic+artifacts+in+the+postoperative+ankles+with+metallic+hardware.">Usefulness of IDEAL T2-weighted FSE and SPGR imaging in reducing metallic artifacts in the postoperative ankles with metallic hardware.</a> Skeletal Radiology. 42 (2), 239-247 (2013).</li><li>Zho, S. -. Y., Kim, M. -. O., Lee, K. -. W., Kim, D. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artifact+reduction+from+metallic+dental+materials+in+T1-weighted+spin-echo+imaging+at+3.0+tesla.">Artifact reduction from metallic dental materials in T1-weighted spin-echo imaging at 3.0 tesla.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 37 (2), 471-478 (2013).</li><li>Fritz, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compressed+sensing+SEMAC:+8-fold+accelerated+high+resolution+metal+artifact+reduction+MRI+of+Cobalt-Chromium+knee+arthroplasty+implants.">Compressed sensing SEMAC: 8-fold accelerated high resolution metal artifact reduction MRI of Cobalt-Chromium knee arthroplasty implants.</a> Investigative Radiology. 51 (10), 666 (2016).</li><li>Aguiar, M., Marques, A., Carvalho, A., Cavalcanti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+magnetic+resonance+imaging+compared+with+computed+tomography+for+implant+planning.">Accuracy of magnetic resonance imaging compared with computed tomography for implant planning.</a> Clinical Oral Implants Research. 19 (4), 362-365 (2008).</li><li>Talbot, B. S., Weinberg, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR+imaging+with+metal-suppression+sequences+for+evaluation+of+total+joint+arthroplasty.">MR imaging with metal-suppression sequences for evaluation of total joint arthroplasty.</a> RadioGraphics. 36 (1), 209-225 (2015).</li><li>Ai, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SEMAC-VAT+and+MSVAT-SPACE+sequence+strategies+for+metal+artifact+reduction+in+1.5T+magnetic+resonance+imaging.">SEMAC-VAT and MSVAT-SPACE sequence strategies for metal artifact reduction in 1.5T magnetic resonance imaging.</a> Investigative Radiology. 47 (5), 267-276 (2012).</li><li>Smeets, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artefacts+in+multimodal+imaging+of+titanium,+zirconium+and+binary+titanium-zirconium+alloy+dental+implants:+an+in+vitro+study.">Artefacts in multimodal imaging of titanium, zirconium and binary titanium-zirconium alloy dental implants: an in vitro study.</a> Dento Maxillo Facial Radiology. 46 (2), 20160267 (2016).</li><li>Nawabi, D. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+predicts+ALVAL+and+tissue+damage+in+metal-on-metal+hip+arthroplasty.">MRI predicts ALVAL and tissue damage in metal-on-metal hip arthroplasty.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (2), 471-481 (2014).</li><li>Cooper, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+reactive+synovitis+and+osteolysis+after+total+hip+arthroplasty.">Early reactive synovitis and osteolysis after total hip arthroplasty.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. 468 (12), 3278-3285 (2010).</li></ol>

Antall pasienter med metallisk implantater og antall MRI eksamen er økende1,2,3. Tidligere ble Mr undersøkelser unngått etter felles erstatninger. I dag, men Mr er ikke bare forespurt for imaging slike pasienter men bør også tillate evaluering av komplikasjoner direkte tilknytning til felles kirurgi. Dermed blir MRI sikkerhet og MRI egnetheten av implantater, i tillegg til robust puls sekvenser for metall gjenstand undertry...

Mr har blitt et uunnværlig diagnostiske verktøy. Som et resultat, øker antall MRI-systemer som brukes i rutinemessig diagnostics ytterligere1. På samme tid øker antall pasienter med implantater også2,3. I 2012, for eksempel er mer enn 1 million kne og felles erstatninger utført i USA alene4. Utbredelsen av slike implantater var om lag 7 millioner i 2010, som tilsvarer mer enn 10% av kvinner i aldersgruppen 80-89 år5. Resultatet er bildekvalitet og diagnostiske betydningen av Mr eksamen ofte nedsatt av gjenstander på grunn av metallisk implantater, noe som resulterer i en redusert diagnostisk nøyaktighet. Derfor blir Mr egnetheten av implantater og gjenstand sårbarheten til puls sekvenser stadig viktigere. Flere tilnærminger har blitt publisert for å evaluere disse egenskapene. På grunn av sterk avvik metodene brukes evaluering, men er respektive resultatene vanskelig å sammenligne.
En evaluering av Mr egnetheten av materialet kan utføres ved å beregne deres magnetiske mottakelighet6. Imidlertid kan sårbarheten i ulike puls sekvenser til gjenstander sammenlignes med at tilnærming for et gitt implantat. Omvendt, gjenstand volumene for en gitt puls sekvens kan bare være grovt estimert for ulike implantater. I tillegg er analysen ofte utført med kunstig formet implantater7,8. Som materiale volumet og figur har en innflytelse på gjenstand størrelse6, bør disse funksjonene tas i betraktning også. Som et alternativ til magnetisk mottakelighet, kan gjenstand størrelsen evalueres. Ofte stole studier bare på kvalitativ vurdering av gjenstand størrelse9 eller fokus på todimensjonale gjenstand størrelsen bare dekker en del av implantat gjenstand10,11. Videre brukes manuell segmentering tilnærminger ofte, som er ikke bare tidkrevende, men også utsatt for intra - og inter - reader forskjeller11. Til slutt, protokoller ofte tillater ikke for å teste for ikke-fett-mettet og fett-mettet sekvenser på samme tid12. Dette, derimot, er ønskelig, siden anvendt fett undertrykkelse teknikken dypt påvirker gjenstand størrelsen.
Her presenterer vi en protokoll som tillater pålitelige, halvautomatisk, terskel-basert, tredimensjonal kvantifisering av signal tap og endte gjenstander for hele implantatet, eller alle sektorene som inneholder synlige implantat gjenstander. Videre tillater for testing T1 og T2-avveid bilder med eller uten fett og metning. Protokollen kan brukes til å evaluere MRI egnetheten av ulike implantater eller sårbarheten i ulike puls sekvenser til metallisk tjenesteartefakter for et gitt implantat.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="638">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:151px;">Aqua B. Braun Ecotainer</td>
			<td style="width:288px;">B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:64px;"></td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:151px;">Semisynthetic fat: Witepsol W25</td>
			<td style="width:288px;">Caelo Caesar &#38; Loretz GmbH, Hilder, Germany</td>
			<td style="width:136px;">4051</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:151px;">Macrogol-8-stearate</td>
			<td style="width:288px;">Caelo Caesar &#38; Loretz GmbH, Hilder, Germany</td>
			<td style="width:136px;">3023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:151px;">Plastic box: not specified</td>
			<td style="width:288px;"></td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:151px;">Implants: Nobel Replace</td>
			<td>Nobel Biocare, Z&#252;rich, Switzerland</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:151px;">Water bath Haake S5P</td>
			<td style="width:288px;">Thermo Scientific, Waltham, MA, USA</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:151px;">Measuring cylinder Blaubrand Eterna, Class A, Boro 3.3</td>
			<td style="width:288px;">BRAND GmbH + Co Kg, Wertheim, Germany</td>
			<td style="width:136px;">32708</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:151px;">Coil: Variety</td>
			<td style="width:288px;">Noras MRI products GmbH, H&#246;chberg, Germany</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:151px;">MRI: Magnetom Trio</td>
			<td style="width:288px;">Siemens Healthcare GmbH, Erlangen, Germany</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:151px;">Postprocesing software: Amira 6.4</td>
			<td style="width:288px;">Thermo Scientific, Waltham, MA, USA</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

protocol for the evaluation of mri artifacts caused by metal implants to assess the suitability of implants and the vulnerability of pulse sequences

Som antall magnetisk resonans imaging (MRI) skannere og pasienter med medisinske implantater vokser stadig, møte Røntgenleger stadig metallisk implantat-relaterte gjenstander i MRI, noe som resulterer i redusert bildekvalitet. Derfor blir Mr egnetheten av implantater volummessig gjenstand, i tillegg til utvikling av puls sekvenser å redusere bilderester, stadig viktigere. Her presenterer vi en omfattende protokoll som tillater en standardisert evaluering av gjenstand volumet av implantater på MRI. Videre, denne protokollen kan brukes til å analysere sårbarheten i ulike puls sekvenser til gjenstander. Den foreslåtte protokollen kan brukes til T1 og T2-avveid bilder med eller uten fett-undertrykkelse og alle passive implantater. Videre kan fremgangsmåten separat og tredimensjonale identifikasjon av signal tap og endte gjenstander. Som tidligere undersøkelser skilte seg sterkt i evalueringsmetoder, var sammenlignbarheten resultatene begrenset. Dermed er standardisert målinger av Mr gjenstand volumer nødvendig for å levere bedre sammenlignbarheten. Dette kan forbedre utviklingen av Mr egnetheten av implantater og bedre puls sekvenser til slutt forbedre pasientbehandlingen.

Med ovennevnte protokollen, vi vurdert gjenstand volumet på 2 forskjellige tannimplantater laget av Titanium (T, se Tabellen for materiale) støtter forskjellige kroner [porselen smeltet--metall ikke-edle legering (CCT-T) og monolittisk zirconia (Z-T); Figur 1b og 1 c]. CCT-T prøven representerer en svært spinn materialinnhold forutsi store gjenstander (kobolt 61%, Chrome 21%, og Tungsten 11%; CCT). Z-T eksemplet kronen ma...

Watch this Scientific Journal Video about Protocol for the Evaluation of MRI Artifacts Caused by Metal Implants to Assess the Suitability of Implants and the Vulnerability of Pulse Sequences at JoVE.c

Protocol for the Evaluation of MRI Artifacts Caused by Metal Implants to Assess the Suitability of Implants and the Vulnerability of Pulse Sequences

Vi beskriver en standardisert metode for å vurdere magnetisk resonans imaging gjenstander forårsaket av implantater å anslå hensiktsmessigheten av implantater for magnetisk resonans imaging og/eller sårbarheten i ulike puls sekvenser metallisk artefakter samtidig.

Protokollen for vurdering av Mr objekter Metal implantater å vurdere hensiktsmessigheten av implantater og sårbarheten til puls sekvenser

As the number of magnetic resonance imaging (MRI) scanners and patients with medical implants is constantly growing, radiologists increasingly encounter ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Høsting Solar energi ved hjelp av Charge-Skille nanokrystaller og deres Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

Rask Imaging teknikken til å studere Drop Impact Dynamics of Non-Newtonske væsker

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

Analysere Bevegelse av Nauplius &#39;<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Av Optical Tracking av Plasmonic Nanopartikler

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

Integrating a Triplet-triplet Annihilation Up-conversion System to Enhance Dye-sensitized Solar Cell Response to Sub-bandgap Light

Integrering av en Triplet-triplet Annihilation Up-konvertering system for å øke Dye-sensitivisert Solar Cell Response til Sub-bandgap Lett

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents ...

Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity

Casting Protokoller for produksjon av Open Cell Aluminum Skum av Replication Teknikk og Effekt på Porøsitet

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Electron Kanalisering Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Karakterisering

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Kvantifisering av hydrogen Konsentrasjonene i overflate og Interface Layers og bulk materialer gjennom Dybde Profilering med Nuclear Reaction Analysis

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol

Utarbeidelse av væske-ekspandert overgangsmetall Dichalcogenide Nanosheets med kontrollert størrelse og tykkelse: A State of the Art Protocol

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. ...