İmplantlar uygunluğu ve güvenlik açığı darbe sıralarının değerlendirmek için Metal tarafından neden MRI eserler değerlendirilmesi için iletişim kuralı implantlar

Biz tarafından implantlar implantlar manyetik rezonans görüntüleme için uygunluğu ve/veya farklı darbe dizileri güvenlik açığı metalik yapılara tahmin etmek için neden manyetik rezonans görüntüleme eserler değerlendirmek için standart bir yöntem tarif aynı anda.

Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) tarayıcılar ve tıbbi implant ile hastaların sayısı sürekli artıyor gibi radyologlar MRI düşük görüntü kalitesi, metalik implant ile ilgili aktarımında giderek karşılaşma. Bu nedenle, implantlar artifakı hacmine MRI uygunluğu yanı sıra görüntü eserler, azaltmak için nabız dizileri gelişimi daha önemli hale gelmektedir. Burada, implantlar MRI üzerinde artifakı hacmi standart bir şekilde değerlendirilmesi için sağlayan kapsamlı bir iletişim kuralı mevcut. Ayrıca, bu protokolü farklı darbe dizileri güvenlik açığı yapılara analiz etmek için kullanılabilir. Önerilen protokol T1 ve T2 ağırlıklı görüntüler veya yağ-bastırma ve tüm pasif implantlar olmadan uygulanabilir. Ayrıca, sinyal kaybı ve karmaşa eserler ayrı ve üç boyutlu tanımlaması yordamla. Önceki araştırmalar, büyük ölçüde değerlendirme yöntemleri farklılık gibi bunların sonuçları karşılaştırılabilir sınırlıydı. Böylece, MR'da artifact birimlerin standart ölçüleri daha iyi karşılaştırılabilir sağlamak gereklidir. Bu implantlar MRI uygunluğunu gelişimini geliştirmek ve daha iyi sonunda hasta bakımı geliştirmek için sıralarını darbe.

MRI vazgeçilmez bir tanı aracı haline gelmiştir. Sonuç olarak, rutin işlem tanı'daki kullanılan Mr sistemleri sayısı daha fazla¹artmaktadır. Aynı zamanda, implantlar ile hasta sayısı^2,3de artmaktadır. 2012 yılında, örneğin, 1 milyondan fazla diz ve eklem replasmanları ABD yalnız⁴' te gerçekleştirilmiş. Böyle implantlar yaygınlığı yaklaşık 7 yaş grubu 80-89 yıl⁵kadın fazla % 10 karşılık gelen 2010 yılında milyondu. Sonuç olarak, görüntü kalitesi ve Mr sınav tanı önemini kez eserler nedeniyle azalmış bir tanısal doğruluk içinde ortaya çıkan metalik implant tarafından engelliler. Bu nedenle, implantlar MRI uygunluğu ve nabız sıralarının artifakı güvenlik açığı giderek giderek daha önemli. Çok sayıda yaklaşımlar bu özellikleri değerlendirmek için yayınlanmıştır. Kullanılan değerlendirme yöntemleri güçlü farklılıklar nedeniyle, ancak, ilgili sonuçları karşılaştırmak zor.

MRI uygunluğu malzemelerin değerlendirilmesi kendi manyetik duyarlılık⁶hesaplayarak gerçekleştirilebilir. Ancak, farklı darbe dizileri güvenlik açığı yapılara verilen bir implant için bu yaklaşım ile karşılaştırıldığında olamaz. Tersi, yapı birimleri verilen darbe sırası için sadece kabaca farklı implantları tahmin edilebilir. Buna ek olarak, çözümleme kez yapay olarak şekillendirilmiş implantlar^7,8ile yapılır. Materyal ve şekil yapı boyutu⁶üzerinde bir etkiye sahip olarak, bu özellikler de dikkate alınmalıdır. Manyetik duyarlılık için alternatif olarak, yapı boyut değerlendirilebilir. Sık sık, çalışmalar sadece yapı boyutu⁹ veya yalnızca bir implant artifakı^10,11dilim kapsayan iki boyutlu obje boyutu odaklanmak nitel değerlendirilmesi güveniyor. Ayrıca, el ile segmentasyon yaklaşımlar kez, hangi sadece zaman alıcı ama aynı zamanda içi ve arası reader farklılıklar¹¹eğilimli olduğu durumlarda kullanılır. Son olarak, iletişim kuralları kez yağ doymuş ve yağ doymuş serileri aynı saat¹²için test etmek için izin vermez. Uygulamalı şişman bastırma tekniği derinden yapı boyutu etkiler, ancak, arzu, olacaktır.

Burada, bir için güvenilir, yarı otomatik sağlayan protokol, eşik tabanlı, üç boyutlu miktar sinyal kaybı ve karmaşa yapıların tüm implant veya tüm dilimleri görünür implant eserler içeren mevcut. Ayrıca, T1 ve T2 ağırlıklı görüntüler veya yağ-doygunluk olmadan test etmek için izin verir. Protokol farklı implantlar MRI uygunluğu veya farklı darbe dizileri güvenlik açığı metalik yapılara verilen bir implant için değerlendirmek için kullanılabilir.

1. hayalet hazırlık

1. İmplant birim (su deplasman yöntemini kullanarakÖrneğin,) belirlemek.
   Not: Ölçülen SKK-T sample ve Z-T hacmi 0.65 mL ve 0.73 mL, sırasıyla.
2. İmplant pozisyonu ortasında ferromanyetik sigara, plastik-su geçirmez kutu ince bir iş parçacığı kullanarak düzeltebilirsiniz. Beklenen MRI eserler büyük bir kutu kullanın.
   Not: yapı birimleri, faiz implant ve/veya darbe dizi yok kaba tahminler kullanılabilir, bir sınama taraması gerçekleştirin yaklaşık 10 x hayalet, daha büyük bir kutu içinde hayalet yerleştirerek su ile dolu. Bu yapı birimleri arasında değişmektedir 7.3 mL (için SKK-T örnek) ve (Z-T örnek için) 0.09 mL çalışma.
3. Dikkatle semisynthetic yağ (% 58.8), su (% 40) ve macrogol-8-stearat (% 1.2), bir su banyosu 50 ° C'de kullanarak bir karışım eritmek
   Not: Bu çalışma örnekleri için biz 500 mL karışımı her örneği gömmek için kullanılır.
   1. Karışım sıvı hale geldiğinde Isıtma durdurmak ve yavaş karıştırma ile başlatma ve durdurma Isıtma. Hiçbir ayrım yağ ve su aşamalarının olduğundan emin olun.
4. Pıhtılaşma başlar başlamaz, yavaş yavaş implant karışımı ile gömme başlamak. Bunun için implant ile hayalet kutusuna gömme karışımı yavaş yavaş dökün.
   Not: Dökme yavaş yavaş hava dahil önlemek için gerçekleştirilmesi gerekir.
5. Hayalet kutusu katıştırılmış implant ile kuruma için gecede 4 ° C'de buzdolabı içine koyun. Ertesi gün, decantation tarafından herhangi bir kalıntı sıvı parçaları kaldırın.

2. MRG İnceleme

1. Operadaki hayalet (katıştırılmış implant kutusuyla) MRG vivo içinde durum olduğu gibi aynı yönde yerleştirin. Pozisyonda orta Hayalet'in Mr'ı isocenter.
2. Ölçülerini, ağır ve belirgin sinyal damla (Örneğin, bir baş coil) olmadan Görüntüleme birimi içindeki bir homojen sinyal dağıtım için izin veren bir bobin kullanın.
3. Mr'ı planlama MRI konsolda taramasını hayalet kutusu kutusunun kenarlarında biraz hava da dahil olmak üzere, görüntüleme birim içinde olduğundan emin olun.
4. Ardından, MRG İnceleme gerçekleştirin.

3. görüntü analizi ve post-işleme

1. (Örneğin, sıkıştırma) kalite kaybı olmadan görüntüleri dışa aktarmak MRI Konsolu'ndan (DICOM biçimini kullanarakÖrneğin,). Son işlem yazılımında ROI sinyal yoğunluklarını, eşik tabanlı segmentasyon ve bir miktar ( Tablo malzemelerigörmek) bölümleme birimlerin değerlendirme çıkarları (ROI), bölge yerleştirmek için izin veren bir MR görüntüleri içe aktarın.
2. Çarpışan eserler için eşik tanımlamak ve homojen sinyal dağıtım Görüntüleme birimi içindeki denetlemek için satır birbirine dik ve görünür yapının dış kenarlığı bitişik dilim ile en fazla obje boyutu (yer Şekil 1a).
   Not: Deplasman eserler, yapay olarak yüksek sinyal yoğunluklarda ile alanları ile çarpışan eserler vardır. Bunlar dilim yönünü ve okuma yönünü ortaya.
   1. Her dört kavşak noktaları (Şekil 1a) dışında çapı 10 mm ile bir arka plan yatırım getirisi (ROI_{arka plan}) yerleştirin. Çizgiler ve çıkarları segmentasyon Düzenleyicisi'ni kullanarak arka plan bölgelerinde yerleştirin.
   2. Kötü sinyal yoğunluğu ve standart sapma (SD), tüm voxels bu 4 yatırım getirisi_{arka plan} değerleri içinde ve her yatırım getirisi_{arka plan} için ayrı ayrı ölçmek. Proje görünümünde Malzeme istatistikleri aracını kullanın.
   3. Her yatırım getirisi_{arka plan} kötü sinyal yoğunluğu ± 1.5 SD homojen sinyal dağıtım güvence altına almak için her 3 diğer muadilleri kötü sinyal aralığı içinde olduğundan emin olun.
   4. Çarpışan eserler için eşik 4 Bu yatırım getirisi_{arka plan} değerleri tüm voxels kötü sinyal yoğunluğu 3 SD ROI_{arka plan} ekleyerek hesaplar. Yarı otomatik bir eşik tabanlı segmentasyon çarpışan yapıların her dilim içinde sinyal kaybı yapıya bitişik eşik değerinden sinyal yoğunluklarda ile tüm voxels seçerek gerçekleştirin. Önceden tanımlanmış sinyal yoğunluk aralığı görselleştirmek ve segmentasyon bunu kısıtlamak için segmentasyon düzenleyicisinin Maskeleme aracını kullanın.
3. Sinyal kaybı eserler için eşik tanımlamak için hava-içeren bölgelerin (YG_hava; her 10 mm çapında) hayalet kutusunun köşelerindeki çıkarlarının (ROIs) 4 bölge koyun ve kötü sinyal yoğunluğu ve tüm voxels bu 4 ROI içinde SD ölçmek Segmentasyon editörü ve "Malzeme istatistikleri", sırasıyla kullanarak 3.2, adımda anlatıldığı gibi _hava .
   Not: Sinyal kaybı eserler ile yapay düşük sinyal yoğunluklarda sahip voxels mevcut. Onlar tarafından dephasing ve deplasman eserler meydana gelir.
   1. Bir yatırım getirisi düşük sinyal yoğunluklarını (Şekil 1a) bağlı en büyük alanı tarafından tanımlanan temel sinyal kaybı yapı (ROI_çekirdek) yerleştirin. Kimin kötü sinyal yoğunluğu ortalama YG_hava + 3 x ilgili SD düşüktür sinyal kaybı artifakı içinde olası en büyük boyutta bulunana kadar el ile yatırım getirisi_çekirdek boyutunu artırın. Son olarak, kötü sinyal yoğunluğu ve SD ROI_çekirdekölçmek.
   2. Sinyal şiddeti eşik sinyal kaybı yapılar için 3 ekleyerek hesaplamak SD ROI_göbekdemek için yatırım getirisi_çekirdek . Sinyal kaybı eserler yarı otomatik bir eşik tabanlı segmentasyon sinyal yoğunluklarda eşiğin altına yatırım getirisi_çekirdek bağlı tüm voxels seçerek gerçekleştirin.
   3. Önceden tanımlanmış sinyal yoğunluk aralığı görselleştirmek ve segmentasyon bunu kısıtlamak için segmentasyon düzenleyicisinin Maskeleme aracını kullanın. Mümkünse, "Dolgu" işlevi henüz seçili olmayan tüm voxels ayrılmasını içinde eklemek için dokunun "Seçim" segmentasyon düzenleyicisi kullanın. El ile (varsa), ek kesin sinyal kaybı eserler için ayrılmasını ekleyin.
4. Gerçek artifakı cilt elde etmek için hesaplanan yapı birimi fiziksel implant biriminden çıkarın. Tekrar analizi en az 3 x. Bir zaman aralığı en az iki hafta bir öğrenme önyargı dışlamak için birden çok okuma ayrı olmalıdır.

Yukarıda belirtilen iletişim kuralı ile 2 farklı diş implantları titanyum (T; bkz: Malzemeler tablo) destekleyen farklı kron yapılan artifakı hacmi değerlendirildi [porselen erimiş-metal olmayan değerli alaşım (SKK-T) ve yekpare zirkon (Z-T); Şekil 1b ve 1 c]. SKK-T örnek büyük eserler tahmin etmek son derece paramagnetic bir malzeme kompozisyonu temsil eder (Kobalt % 61, krom ve Tungsten %21 %11; SKK). Z-T örnek taç malzemeden düşük bir paramagnetic malzemesi (zirkon %92; temsil eder. Z). Ayrıca, dört farklı, yağ doymuş, T2 ağırlıklı dizileri onların güvenlik açığı metal yapılara karşılaştırmak için değerlendirildi. Özellikle, farklı fiske vurmak açı açılımlar (MSVAT-uzay), dilim için metal obje kodlama kullanarak uygulama optimize kontrastlı bir örnekleme mükemmellik üzerine dayalı bir görünüm açısı devirme gradyan ile birden fazla levha satın alma teknikleri Düzeltme (SEMAC) ve onların geleneksel karşıtları alanı ve turbo spin eko (TSE) değerlendirildi (bkz. Tablo 1 için detaylı sıra parametreleri). MRI taramaları bir 3T Mr sisteminde gerçekleştirilen ( Tablo reçetesigörmek) ve bir 16 kanal çok amaçlı yüzey bobini kullanıldı. Nabız sıra parametreleri varyasyonu yapı boyutu üzerinde güçlü bir etkisi vardır. Böylece, nabız sıra parametreleri vivo içinde diş MRI taramaları sonuçları aktarılabilirliği artırmak için kullanılan mümkün olduğunca yakın seçilmiştir. Analizi gerçekleştirilen 3 oldu iki bağımsız raters x. Birden fazla karşılaştırmalar için farklarını ve post hoc Tukey testi iki yönlü bir analizi kullanılmıştır.

Veri Analizi örnekleri ve uygulamalı dizileri arasındaki farklar ortaya koymaktadır. Bütün serilerinde SKK-T örnek kombine yapı birimleri (sinyal kaybı ve karmaşa toplamı) daha büyük Z-T örneğe göre (P < 0,001; Şekil 2 ve Şekil 3). Aynı sıra içinde SKK-T örnek artifakı hacmi 19,3 yapıldı (SEMAC) x 39,6 için (MSVAT-uzay) x ve Z-T muadili artifakı hacmi daha büyük.

Nabız sıra üzerinde önemli bir etkisi artifakı birim de (Şekil 2 ve Şekil 3) seçtim. SKK-T örnek ile ilgili en küçük yapı birimleri gözlendi TSE ve SEMAC ve büyük yapılar için alan (P < 0.001). Buna ek olarak, MSVAT-uzay UZAYINA göre yapı birimi azaltılacağını (P < 0,001; 3.8 vs 7.3 mL). Buna ek olarak, hiçbir önemli farklılıklar için Z-T örnek MSVAT-uzay, TSE ve SEMAC arasında tespit edildi. Z-T için artifakı birim alanda en büyük ve MSVAT-boşlukla azaltılacağını (P < 0,05; 0,26 vs 0.1 mL).

Şekil 1: yatırım getirisi konumlandırma ve implant örnekleri. (bir) birbirine eserler ve sinyal dağıtım için eşikler ölçmek için konumlandırma, tipik bir ilgi alanları (ROIs) bölgelerinde bu panel gösterir (ROI_B = YG_{arka plan}) ve sinyal kaybı eserler (ROI_A yatırım getirisi_{hava =} ; Yatırım getirisi_C yatırım getirisi_çekirdek=). Mavi kontur için sinyal kaybı eserler bu dilimi içinde yarı otomatik bölümleme sonucu benzer. Küçük kırmızı bölgeler birbirine eserler sonuca karşılık gelir. (b ve c) bu paneller kullanılan diş implantları farklı tek kron destekleyen görüntülerini göster. Kobalt-krom-Tungsten-titanyum (SKK-T); Zirkon-titanyum (Z-T). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 2: yapı birimi ölçümleri. (a ve b) Çubuk grafikler tüm üç boyutlu obje hacmi standart sapma ile ortalama değerleri örnekleri tüm 4 değerlendirilmiş serileri için fiziksel implant hacim çıkarılarak sonra implant gösterilen bunlar. (Varsa), ayrı standart sapma hata çubukları için sinyal kaybı ve karmaşa eserler verilmiştir. P ≤ 0,05; P≤ 0,001 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 3: eserler görünümünü. Bu paneller yapı birimleri tüm implantları (üst satır) işlemek. Mavi renkli alanları temsil sinyal kaybı eserler ve kırmızı renkli alanları temsil çarpışan eserler. Paneller tüm Değerlendirilmiş T2 ağırlıklı serileri için renkli kaynak görüntüler (alt satır) göstermektedir. Paneli (bir) kobalt-krom-Tungsten-titanyum (SKK-T) örneğidir ve paneli (b) zirkon-titanyum (Z-T) örneğidir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Tablo 1: Parametreler tüm kullanılan sıralarının.

Metalik ile hasta sayısı implantları ve MRI muayene sayısı şu anda^1,2,3artmaktadır. Geçmişte, MRI muayene sonra eklem replasmanları atlanma. Bugün, ancak, MRI sadece bu hastalarda görüntüleme için talep değil ancak Ayrıca komplikasyonların değerlendirilmesi için eklem protezi için bitişik izin vermelidir. Böylece, MRI Emanet ve MRI uygunluğu implantları yanı sıra metal obje giderme, sağlam darbe dizileri giderek daha önemli¹³hale gelmektedir. MRI uygunluğu artifakı hacmine değerlendirilmesi için biz bir kapsamlı, zaman etkili iletişim kuralı mevcut. Sinyal kaybı ve karmaşa eserler güvenilir, üç boyutlu değerlendirilmesi gösterge dilim distorsiyonları yağ bastırılır ve yağ bastırılmış T1 ve T2-ağırlıklı darbe serileri için izin veren bir yayın.

Bazı iletişim kuralı adımlar için özel dikkat mümkün olan en iyi sonucu elde etmek gereklidir. Gömme madde erime sonra önce implant katıştırma, gömme madde aşağı soğutma Başlarken yeterince uzun ve onun toplama durumu değişiklikleri (sıvı katı), onun yağ ve su aşama bile kolayca ayrı olarak hitap etmek için çok önemlidir Emülsiyon ajanı varlığı. Ayrıca, yavaş yavaş hava kabarcıklarını önlemek için gömme bir madde ile hayalet kutusunu doldurmak önemlidir. Yapının bir tahmindi için yol açacak sıfır sinyal içinde hava ve sinyal kaybı eserler her iki neden için bu çok önemlidir.

Yüksek ve homojen sinyal yapı birimi doğru bir değerlendirme için izin vermek gereklidir. En yüksek sinyal gürültü oranı (SNR) yüzey bobinleri tarafından sağlanır, bu önceden bir homojen sinyal için hayalet (kadar yukarıda açıklanan), içinde çok profil ve bobin konumlandırma duyarlılığı sağlar test etmek önemlidir eşik tabanlı segmentasyon segmentasyon hatasız çalıştırabilirsiniz.

Büyük implantları (Örneğin, kalçam veya dizim değiştirmeleri veya spondylodesis) analiz diğer çalışmalar ile karşılaştırıldığında, bu küçük implantlar, yapı birimleri çok altında 1 mL neden bazı durumlarda kullanılan protokol. Böyle zorlu koşullar altında yapı birimleri farklı örnekleri ve farklı darbe dizileri arasında önemli farklılıklar tespit olabilir. Böylece, bu protokol bir yüksek ölçüm isabetliliği, bırakmak onların malzeme kompozisyonu ve şekli ile ilgili karmaşık implantları MRI yapı biriminin doğru bir değerlendirme için kabul edilebilir. Ayrıca, protokol farklı darbe dizileri güvenlik açığı metal kaynaklı yapılara tarafından verilen bir implant neden karşılaştırmak için uygulanabilir.

Çok sayıda yöntem farklı karmaşıklık metalik yapıların değerlendirilmesi için önerilmiştir. Farklı darbe dizileri karşılaştırma için Fritz vd. nitel bir sıralama her sıra¹¹' in güvenlik açığı değerlendirmek için kullanılan. Diğerleri, Zho ve ark.eserler¹⁰tarafından etkilenen varlık dilim sayısını sayarak büyük mesafe ölçme ve uçak eserler aracılığıyla Uçak yapı (sinyal kaybı ve çarpışan) cilt olarak belirlenen gibi. Her iki yöntem de ancak, neden olabilir tam yapı birimi dikkate almaz altında- veya yapı biriminin tahmindi. Bu aynı zamanda manuel segmentasyon¹¹kullanılan bazı çalışmalar için geçerlidir. Bu çok zaman alan bir yaklaşım olduğu için genellikle sadece bir veya iki merkez dilim kalan artifakı oranlarını ihmal bir görsel olarak değerlendirilir.

Vitro çalışmalar için yazarlar genellikle özel ve jelatin gömme madde^14,15kullanırlar. Her iki malzeme kolayca işlenebilir ve T2 ve T1 ağırlıklı görüntülerde yeterli sinyal garanti. Ancak, bunlar yağ bastırılmış serilerinde herhangi bir ağırlık değerlendirilmesi için izin vermez. Şişman bastırma yapı birim üzerinde derin bir etkisi vardır ve düzenli olarak implant ile ilgili komplikasyonlar (Örneğin, ödem ve sıvı koleksiyonları implantın durumlarında enfeksiyon, bitişik tanımlamak için kullanılan bu yana bu büyük bir dezavantaj temsil eder Parçacık hastalığı veya aseptik lenfosit-egemen vaskülit-ortakları lezyon)^13,16,17.

Bu iletişim kuralı bazı sınırlamaları kabul edilmelidir. İlk olarak, bu tam yapı birimi farklılaşma homojen arka plan sinyal gerektirdiği vivo içinde miktar yapı biriminin izin vermez. Vivo içinde değerlendirme için manyetik duyarlılık ölçme gibi diğer yöntemler kullanılabilir. İkinci olarak, bu iletişim kuralı yığını dışlayıcı (dilim distorsiyonları bir gösterge) olarak algılanması için sadece sinyal kaybı yapıya bitişik sağlar. Ancak, ek dilim distorsiyonları sinyal kaybı artifakı de beklenebilir. Bu yüzden bu çarpıtma miktarını göz ardı edildiğini olasıdır.

Sonuç olarak, bu protokolü gelecek çalışmalar implantlar MRI artifakı hacmi ve nabız dizileri güvenlik açığı metalik yapılara değerlendirme standartlaştırmak için yardımcı olabilir. Bu implantlar MRI uygunluğu optimize etmek ve teknikleri sonunda hasta bakımı geliştirmek için sıra yardımcı olabilir.

Tim Hilgenfeld, Franz S. Schwindling ve Alexander Juerchott bir doktora sonrası bursu Heidelberg Üniversitesi Tıp Fakültesi fon aldı. Çalışma kısmen Dietmar-Hopp-Stiftung tarafından (Proje no. 23011228) destek verdi. Yazarlar bu madde ile bağlantılı olarak hiçbir çıkar çatışması olduğunu açıkça belirtmiştir.

Yazarlar gibi Stefanie Sauer, eczacı bölümü, eczane Heidelberg Üniversitesi Hastanesi, MRI hayalet onu katkılarından dolayı teşekkür ederim. Buna ek olarak, NORAS MRG Ürün GmbH (Höchberg, Almanya) ve özellikle Daniel Gareis bir prototip 16 kanal çok amaçlı bobin sağlamak için teşekkür etmek istiyorum. Ayrıca, tür işbirliği ile SIEMENS sağlık GmbH (Erlangen, Almanya) ve özellikle Mathias Nittka için sıra kurulum onların yardım için sana şükrediyoruz.