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
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Os autores gostam de agradecer a Stefanie Sauer, farmacêutico no departamento de farmácia Heidelberg University Hospital, por suas contribuições para o fantasma de MRI. Além disso, gostaríamos de agradecer a produtos NORAS MRI GmbH (Höchberg, Alemanha) e especialmente de Daniel Gareis para fornecer um protótipo da bobina multiuso 16 canais. Além disso, agradecemos a gentil colaboração com a SIEMENS Healthcare GmbH (Erlangen, Alemanha) e especialmente de Mathias Nittka por sua assistência na configuração da sequência.

1. preparação fantasma
<ol><li>Determine o volume do implante (por exemplo, usando o método de deslocamento de água). Nota: O volume da amostra CCT-T e a amostra Z-T medido 0,65 mL e 0,73 mL, respectivamente.</li>
	<li>Corrigi a posição do implante no meio de uma caixa de não-ferromagnetic, plástica, à prova d'água, usando um fio fino. Use uma caixa maior que a esperada artefatos de MRI. Nota: Se não há estimativas aproximadas de volumes de artefato da sequência de implante e/ou pulso de int...

<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>

O número de pacientes com metálicos para implantes e o número de exames de MRI atualmente está aumentando1,2,3. No passado, os exames de MRI foram evitados após as substituições de articulações. Hoje, no entanto, MRI não é requerido apenas para imagens tais pacientes mas também deve permitir a avaliação de complicações diretamente adjacente à artroplastia conjunta. Assim, a segurança de MRI e adequação de MRI...

MRI tornou-se uma ferramenta indispensável de diagnóstica. Como resultado, o número de sistemas de MRI usado no diagnóstico de rotina está aumentando ainda mais1. Ao mesmo tempo, o número de pacientes com implantes está aumentando, também,2,3. Em 2012, por exemplo, mais de 1 milhão de joelho e próteses foram realizados nos EUA sozinho4. A prevalência de tais implantes foi de aproximadamente 7 milhões em 2010, que corresponde a mais de 10% das fêmeas no grupo etário 80-89 anos5. Como resultado, a qualidade da imagem e a importância do diagnóstica dos exames de MRI estão muitas vezes prejudicados por artefatos devido os implantes metálicos, resultando em uma diminuição da acuidade diagnóstica. Portanto, a adequação de MRI dos implantes e a vulnerabilidade de artefato de sequências de pulso estão se tornando cada vez mais importante. Várias abordagens têm sido publicadas para avaliar essas características. Devido a fortes discrepâncias nos métodos de avaliação utilizados, no entanto, os respectivos resultados são difíceis de comparar.
Uma avaliação da adequação dos materiais MRI pode ser executada através do cálculo de sua susceptibilidade magnética6. No entanto, a vulnerabilidade das sequências de pulso diferentes artefatos não pode ser comparada com essa abordagem para um determinado implante. Vice-versa, os volumes de artefato para uma sequência de pulso determinado pode somente ser aproximadamente estimada para diferentes implantes. Além disso, a análise é frequentemente realizada com implantes artificialmente em forma de7,8. Como o volume de material e forma têm uma influência sobre o artefato tamanho6, esses recursos devem ser considerados também. Como alternativa à susceptibilidade magnética, o tamanho do artefato pode ser avaliado. Frequentemente, estudos dependem apenas da avaliação qualitativa do artefato tamanho9 ou foco no tamanho artefato bidimensional cobrindo apenas uma fatia do implante artefato10,11. Além disso, abordagens de segmentação manual são frequentemente utilizadas, que não é apenas demorado mas também propenso a intra e inter reader diferenças11. Finalmente, protocolos, muitas vezes não permitem testar para sequências de gordura não-saturada e saturada de gordura no mesmo tempo12. Isto, no entanto, seria desejável, uma vez que a técnica de supressão de gordura aplicada profundamente afeta o tamanho do artefato.
Aqui, apresentamos um protocolo que permite a confiança, semi-automática, tridimensional, baseado em limite de quantificação dos artefatos de perda e pile-up sinal do implante inteiro ou todas as fatias contendo artefatos de implante visível. Além disso, permite testar imagens ponderadas T1 e T2 com ou sem gordura-saturação. O protocolo pode ser usado para avaliar a adequação de MRI de diferentes implantes ou a vulnerabilidade das sequências de pulso diferentes artefatos metálicos para um determinado implante.

<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

Como o número de scanners de ressonância magnética (MRI) e pacientes com implantes médicos está crescendo constantemente, radiologistas cada vez mais encontram artefatos de relacionados ao implante metálicos em MRI, resultando em qualidade de imagem reduzida. Portanto, a adequação de MRI de implantes em termos de volume de artefato, bem como o desenvolvimento de sequências de pulso para reduzir artefatos de imagem, está se tornando cada vez mais importante. Aqui, apresentamos um protocolo abrangente que permite uma avaliação padronizada do volume artefato de implantes na RM. Além disso, este protocolo pode ser usado para analisar a vulnerabilidade de sequências de pulso diferentes artefatos. O protocolo proposto pode ser aplicado a imagens ponderadas T1 e T2 com ou sem supressão de gordura e passivos todos os implantes. Além disso, o procedimento permite a identificação separada e tridimensional dos artefatos de perda e destruição de sinal. Como inquéritos anteriores diferem grandemente em métodos de avaliação, a comparabilidade dos seus resultados foi limitada. Assim, medidas padronizadas de volumes de artefato de MRI são necessárias para fornecer melhor comparabilidade. Isso pode melhorar o desenvolvimento da aptidão dos implantes MRI e melhor pulso sequências finalmente melhorar o atendimento ao paciente.

Foram avaliados com o protocolo acima referido, o volume de artefato de 2 diferentes implantes feitos de titânio (T; consulte a Tabela de materiais) apoio diferente de coroas [Liga não-preciosas de porcelana fundida--metal (CCT-T) e monolítico zircônia (Z-T); Figura 1b e 1C]. A amostra de CCT-T representa uma composição de material altamente paramagnética, prevendo grandes artefatos (cobalto cromo de 61%, 21% e o tungs...

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

Nós descrevemos um método padronizado para avaliar artefatos de ressonância magnética causados por implantes para estimar a adequação dos implantes por ressonância magnética e/ou a vulnerabilidade das sequências de pulso diferentes artefatos metálicos ao mesmo tempo.

Protocolo para a avaliação de MRI artefatos causados pelo Metal implantes para avaliar a adequação dos implantes e a vulnerabilidade das sequências de pulso

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

Research

JoVE Journal

Engineering

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Engenharia

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