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

Författarna vill tacka Stefanie Sauer, apotekspersonal vid Institutionen för farmaci Heidelberg Universitetssjukhuset, för hennes bidrag till MRI Fantomen. Dessutom vill vi tacka NORAS MRI produkter GmbH (Höchberg, Tyskland) och speciellt Daniel Gareis för att tillhandahålla en prototyp av 16-kanals multipurpose spolen. Dessutom är vi tacksamma för slags samarbete med SIEMENS Healthcare GmbH (Erlangen, Tyskland) och särskilt Mathias Nittka för deras hjälp i sekvens setup.

1. phantom förberedelse
<ol><li>Bestämma den implant-volymen (t.ex., med hjälp av metoden för förskjutning av vatten). Obs: Volymen av CCT-T provet och Z-T provet mätte 0,65 mL och 0,73 mL, respektive.</li>
	<li>Fixa implantatet position mitt i en icke-ferromagnetiska, plast, vattentät låda med hjälp av en tunn tråd. Använd en låda som är större än de förvänta MRI-artefakterna. Obs: Om inga grova uppskattningar av den artefakt av implantatet eller puls sekvensen av intresse finns, utför...

<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>

Antalet patienter med metalliska implantat och Mr undersökningar är för närvarande ökar1,2,3. I förflutnan undveks MRT undersökningar efter ledplastik. Idag, MRI begärs inte endast för imaging sådana patienter men bör också möjliggöra för utvärdering av komplikationer i direkt anslutning till gemensamma Proteskirurgi. Således, MRI säkerhet och MRI lämplighet av implantat, samt robust puls sekvenser för metall...

MRI har blivit ett oumbärligt diagnostiska verktyg. Som ett resultat ökar antalet MRI system används i rutinmässiga diagnostiken ytterligare1. Samtidigt ökar antalet patienter med implantat samt2,3. I 2012, exempelvis har mer än 1 miljon knäleds- och axelledsproteser utförts i USA ensam4. Förekomsten av sådana implantat var ca 7 miljoner under 2010, vilket motsvarar mer än 10% av kvinnor i åldersgruppen 80-89 år5. Som ett resultat, är bildkvalitet och diagnostiska betydelsen av MRI-undersökningar ofta nedsatt av artefakter på grund av metallimplantat, vilket resulterar i en minskad diagnostisk noggrannhet. Därför blir MRI lämplighet implantat och artefakt sårbarhet puls sekvenser allt viktigare. Många metoder har publicerats för att utvärdera dessa egenskaper. På grund av starka avvikelser från de begagnade utvärderingsmetoder, dock är respektive resultaten svårt att jämföra.
En utvärdering av MRI lämplighet material kan utföras genom att beräkna deras magnetiska känslighet6. Dock kan inte sårbarhet för olika puls sekvenser artefakter jämföras med detta synsätt för en given implantat. Tvärtom, artefakt volymer för en given pulssekvens kan endast grovt uppskattas för olika implantat. Analysen utförs dessutom ofta med artificiellt formade implantaten7,8. Som den materiella volymen och formen har en påverkan på artefakt storlek6, bör dessa funktioner beaktas också. Som ett alternativ till magnetiska mottaglighet, kan artefakt storlek utvärderas. Ofta, åberopa studier endast den kvalitativa utvärderingen av artefakt storlek9 eller fokus på tvådimensionella artefakt storlek endast täcka en brödskiva av implantatet artefakt10,11. Dessutom används ofta manuell segmentering metoder, vilket är inte bara tidskrävande men också benägna att intra - och inter - reader skillnader11. Slutligen, protokoll ofta tillåter inte för att testa för icke-fett-mättade och fett-mättade sekvenser på samma tid12. Detta, dock vore önskvärt, eftersom den tillämpliga fett dämpning tekniken påverkar djupt artefakt storleken.
Här presenterar vi ett protokoll som möjliggör för en pålitlig, halvautomatisk, tröskel-baserade, tredimensionell kvantifiering av signal förlust och pile-up artefakter av hela implantatet eller alla skivor som innehåller synliga implantatet artefakter. Dessutom medger den provning T1 - och T2-viktade bilder med eller utan fett-mättnad. Protokollet kan användas för att utvärdera olika implantat MRI lämplighet eller sårbarhet för olika puls sekvenser metalliska artefakter för en given 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

När antalet magnetisk resonanstomografi (MRT) skannrar och patienter med medicinska implantat växer ständigt, stöta radiologer alltmer metalliska implantat-relaterade artefakter i MRI, vilket resulterar i nedsatt bildkvalitet. Därför blir MRI lämpligheten av implantat artefakt volymmässigt, liksom utvecklingen av puls sekvenser att reducera bildartefakter, allt viktigare. Här presenterar vi ett omfattande protokoll som möjliggör en standardiserad utvärdering av artefakt volymen av implantat på MRI. Detta protokoll kan dessutom användas för att analysera olika puls sekvenser sårbarhet för artefakter. Föreslagna protokollet kan tillämpas på T1 - och T2-viktade bilder med eller utan fett-suppression och alla passiva implantat. Förfarandet kan dessutom separat och tredimensionella identifiering av signal förlust och pile-up artefakter. Eftersom tidigare undersökningar skiljde sig kraftigt i utvärderingsmetoder, begränsades jämförbarheten av deras resultat. Standardiserade mätningar av MRI artefakt volymer är således nödvändigt att tillhandahålla bättre jämförbarhet. Detta kan förbättra utvecklingen av MRI lämpligheten av implantat och bättre puls sekvenser att slutligen förbättra patientvården.

Med det ovan nämnda protokollet, vi utvärderat artefakt volymen av 2 olika dentala implantat tillverkade av Titan (T; se Tabell för material) stödjande olika kronor [porslin-till-metall icke-ädel legering (CCT-T) och monolitisk zirconia (Z-T); Figur 1b och 1 c]. CCT-T provet representerar en mycket paramagnetiska materialsammansättning förutsäga stora artefakter (kobolt 61%, krom 21% och volfram 11%. CCT). Crown mater...

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 standardiserad metod för att utvärdera magnetisk resonanstomografi artefakter orsakas av implantat att uppskatta lämpligheten av implantaten för magnetisk resonanstomografi eller sårbarhet för olika puls sekvenser metalliska artefakter samtidigt.

Protokoll för utvärdering av MRI artefakter orsakas av metall implantat för att bedöma lämpligheten av implantat och sårbarheten hos 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

Skörd Solar energi med hjälp av Charge-separerande nanokristaller och deras 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

Snabb bildteknik för att studera Drop Impact Dynamics av ​​icke-newtonska vätskor

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

Analysera rörelsen av nauplii &quot;<em&gt; Artemia salina</em&gt; &quot;Genom optisk spårning av Plasmoniska Nanopartiklar

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

Att integrera en Triplet-triplett Annihilation uppkonvertering System för att förbättra Dye-sensibiliserade solceller Svar på Under bandgap Ljus

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 Protokoll för produktion av Open Cell Aluminium Skum av replikering Teknik och Effekt på Porositet

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 Kana Contrast Imaging för Rapid III-V heteroepitaxiell 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

Kvantifiering av vätgaskoncentrationer i Surface och gränssnitts Lager och strömaterial genom djupprofilering med kärnreaktionen Analys

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

Framställning av Vätske exfolierad övergångsmetall Dichalcogenide Nanosheets med reglerad storlek och tjocklek: En State of the Art protokollet

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