Protocol voor de beoordeling van de MRI artefacten, veroorzaakt door Metal implantaten voor de beoordeling van de geschiktheid van implantaten en de kwetsbaarheid van Pulse sequenties
Summary
We beschrijven een gestandaardiseerde methode om te evalueren van magnetische resonantie beeldvorming artefacten, veroorzaakt door implantaten te schatten van de geschiktheid van de implantaten voor magnetische resonantie beeldvorming en/of de kwetsbaarheid van de verschillende pols sequenties voor metalen artefacten tegelijkertijd.
Abstract
Als het aantal magnetische resonantie beeldvorming (MRI) scanners en patiënten met medische implantaten constant groeit, tegenkomen radiologen steeds metalen implantaat-gerelateerde artefacten in MRI, wat resulteert in verminderde beeldkwaliteit. Dus, de geschiktheid van de MRI van implantaten in termen van artefact volume, evenals de ontwikkeling van pulse sequenties te verminderen beeld artefacten, worden steeds meer en meer belangrijk. Hier presenteren we een uitgebreide protocol dat voor een gestandaardiseerde evaluatie van het artefact volume van implantaten op MRI zorgt. Bovendien, dit protocol kan worden gebruikt voor het analyseren van de kwetsbaarheid van de verschillende pols sequenties voor artefacten. Het voorgestelde protocol kan worden toegepast op de T1 – en T2-gewogen beelden, met of zonder vet-onderdrukking en alle passieve implantaten. Bovendien is de procedure schakelt de aparte en driedimensionale identificatie van signaal verlies en pile-up artefacten. Zoals vorige onderzoeken sterk in evaluatiemethoden verschilde, was de vergelijkbaarheid van de resultaten beperkt. Dus, gestandaardiseerde metingen van MRI artefact volumes nodig zijn om te zorgen voor een betere vergelijkbaarheid. Dit kan verbetering van de ontwikkeling van de geschiktheid van de MRI van implantaten en beter pulse sequenties ten slotte verbetering van patiëntenzorg.
Introduction
MRI is uitgegroeid tot een onmisbaar diagnostische tool. Dientengevolge, is het aantal MRI-systemen die worden gebruikt in de routine diagnostiek verdere verhoging van1. Op hetzelfde moment groeit het aantal patiënten met implantaten ook2,3. In 2012, bijvoorbeeld, zijn meer dan 1 miljoen knie en gewrichtsvervanging uitgevoerd in de VS alleen4. De prevalentie van dergelijke implantaten was ongeveer 7 miljoen in 2010, hetgeen overeenkomt met meer dan 10% van de vrouwen in de leeftijdsgroep 80-89 jaar5. Dientengevolge, zijn de beeldkwaliteit en de diagnostische betekenis van MRI-onderzoeken vaak aangetast door artefacten als gevolg van metalen implantaten, wat resulteert in een verminderde diagnostische nauwkeurigheid. Dus, de geschiktheid van de MRI van implantaten en de kwetsbaarheid van de artefact van pulse sequenties zijn steeds belangrijker. Talrijke benaderingen zijn gepubliceerd om te evalueren van deze kenmerken. Echter, als gevolg van de sterke verschillen in de gebruikte evaluatiemethoden zijn de respectieve resultaten moeilijk te vergelijken.
Een evaluatie van de geschiktheid van de MRI van materialen kan worden uitgevoerd door het berekenen van hun magnetische gevoeligheid6. Echter, niet de kwetsbaarheid van de verschillende pols sequenties voor artefacten vergeleken worden met die benadering voor een bepaald implantaat. Omgekeerd, het artefact volumes voor een bepaalde pulse-reeks kan slechts worden ongeveer geraamd voor verschillende implantaten. Daarnaast wordt de analyse vaak uitgevoerd met kunstmatig gevormde implantaten7,8. Zoals de materiële volume en vorm een invloed op het artefact grootte6 hebben, moeten deze functies ook rekening worden gehouden. Als alternatief voor magnetische gevoeligheid, kan het artefact grootte worden geëvalueerd. Vaak vertrouwen studies alleen op de kwalitatieve evaluatie van de artefact grootte9 of de focus op de grootte van de twee-dimensionale artefact maar het beslaat wel één segment van de implantaat artefact10,11. Bovendien, handmatige segmentatie benaderingen worden vaak gebruikt, die is niet alleen tijdrovend, maar ook gevoelig voor intra – en intersite – reader verschillen11. Ten slotte protocollen zijn vaak niet toereikend om te testen voor niet-vet-verzadigd, en vet-verzadigd sequenties op de dezelfde tijd12. Dit zou echter wenselijk, aangezien de toegepaste vet onderdrukking techniek diep de grootte van het artefact beïnvloedt.
Hier presenteren we een protocol dat voorziet in de betrouwbare, halfautomatische, drempel gebaseerde, driedimensionale kwantificering van signaal verlies en pile-up artefacten van het gehele implantaat, of alle segmenten met zichtbare implantaat artefacten. Bovendien, het staat voor het testen van de T1 – en T2-gewogen beelden, met of zonder vet-verzadiging. Het protocol kan worden gebruikt om de geschiktheid van de MRI van verschillende implantaten of de kwetsbaarheid van de verschillende pols sequenties voor metalen artefacten voor een bepaald implantaat te evalueren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het aantal patiënten met metalen implantaten en het aantal MRI-onderzoeken groeit momenteel1,2,3. In het verleden, werden MRI-onderzoeken vermeden na gewrichtsvervanging. Vandaag, MRI is niet alleen gevraagd voor imaging van dergelijke patiënten echter ook ruimte laten voor de evaluatie van complicaties direct grenzend aan gezamenlijke artroplastiek. Dus, de veiligheid van de MRI en de MRI geschiktheid van implantaten, evenals…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs bedank Stefanie Sauer, apotheker op het departement van apotheek Heidelberg Universiteitsziekenhuis, voor haar bijdragen aan de MRI phantom. Daarnaast wil wij NORAS MRI producten GmbH (Höchberg, Duitsland) en met name Daniel Gareis bedanken voor het verstrekken van een prototype van de 16-kanaals multifunctionele spoel. Bovendien zijn wij dankbaar voor de vriendelijke samenwerking met SIEMENS Healthcare GmbH (Erlangen, Duitsland) en vooral Mathias Nittka voor hun hulp bij de setup van de reeks.
Materials
| 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 |
Riferimenti
- 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).
- Cram, P., et al. Total knee arthroplasty volume, utilization, and outcomes among medicare beneficiaries. JAMA. 308 (12), 1227-1236 (1991).
- Jordan, R. A., Micheelis, W. . Fünfte Deutsche Mundgesundheitsstudie (DMS V). , (2016).
- Steiner, C., Andrews, R., Barrett, M., Weiss, A. . HCUP projections mobility/orthopedic procedures 2003 to 2012. , (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- Klinke, T., et al. Artifacts in magnetic resonance imaging and computed tomography caused by dental materials. PloS ONE. 7 (2), (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Talbot, B. S., Weinberg, E. P. MR imaging with metal-suppression sequences for evaluation of total joint arthroplasty. RadioGraphics. 36 (1), 209-225 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- Cooper, H. J., et al. Early reactive synovitis and osteolysis after total hip arthroplasty. Clinical Orthopaedics and Related Research. 468 (12), 3278-3285 (2010).
