Protokoll för utvärdering av MRI artefakter orsakas av metall implantat för att bedöma lämpligheten av implantat och sårbarheten hos puls sekvenser
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
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 |
References
- 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).
