Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zakłócenia obrazu w badaniach tomografii komputerowej (TK) i tomografii rezonansu magnetycznego (MR)

Świątkowski J., Jarkiewicz-Kochman E., Pacholec E., Benke G., Gołębiowski M., Błażewicz S., Wojciechowski A., Goździk J.

Inżynieria Biomateriałów

|

2005

|

R. 8, nr 47-53

65--66

PL

W miarę rozwoju technik operacyjnych, w obrazowaniu diagnostycznym spotykamy coraz częściej wprowadzone biomateriały zbudowane z metalu lub produktów kompozytowych. Są to protezy naczyniowe, stenty, spirale odszczepialne, klipsy naczyniowe, szwy metalowe, protezy stawów, materiały służące do zespoleń w ortopedii. Wszystkie te produkty powodują zakłócenia obrazu, które ograniczają wartość diagnostyczną nowoczesnych badań obrazowych. Dotyczy to przede wszystkim obrazowania MR i TK. Określenie stopnia zakłócenia obrazu oraz przeciwdziałanie jest tematem badań wielu ośrodków na świecie. W naszej prezentacji podjęliśmy próbę zdefiniowania artefaktów ograniczających wartość diagnostyczną metod obrazowych oraz możliwości ich zredukowania. Od końca XIX wieku podstawową metodą obrazowania były dwupłaszczyznowe zdjęcia rentgenowskie rozszerzone o badania kontrastowe. Przeszkody w ocenie wyników tych badań były jedynie skutkiem mniejszego lub większego stopnia pochłaniania promieni rentgenowskich, co utrudniało pełną ocenę. Wprowadzone w latach siedemdziesiątych ubiegłego stulecia nowe techniki diagnostyki obrazowej jak tomografia komputerowa (TK) i tomografia rezonsu magnetycznego (MR) rozszerzyły znacznie możliwości rozpoznania, jednak równocześnie pojawiły się nowe przeszkody w interpretacji uzyskanych obrazów. W Tomografii Komputerowej spotykamy artefakty związane z utwardzeniem wiązki (beam hardening), całkowitym pochłanianiem fotonów (photon starving), artefakty linijne (streak artefacts), zniekształcenia obrazu badanych przedmiotów związane z rekonstrukcją obrazu otrzymywanego w technice spiralnej oraz efekt uśredniania (partial volume effect). Rezonans Magnetyczny w przeciwieństwie do grafiki komputerowej obarczony jest większą ilością parametrów wpływających na jakość obrazowania. Badane obiekty umieszczane są w silnym stałym polu magnetycznym (15 000 Gy, dla porównana siła przyciągania ziemskiego ma wartość ok. 0,6 Gy) z nałożonym zmiennym polem w trzech kierunkach (X,Y, Z). Obraz jest tworzony przez odpowiedź obiektu na wygenerowaną falę elektromagnetyczną o częstotliwościach radiowych (16-64 kHz). Zakłócenia obrazu wynikają z: niejednorodności pola magnetycznego, zakłóceń zewnętrznych fal wpływających na częstotliwości radiowe i wprowadzonych biomateriałów, oraz biologicznych czynników organizmów (oddech, przepływ krwi, tętnienie naczyń) i składu biochemicznego (woda - tłuszcz) tkanek. W przypadkach wszczepów metalowych brak informacji o składzie chemicznym stopu może doprowadzić do uszkodzeń tkanek w silnym polu magnetycznym. Z kolei wzrost temperatury tkanek i biowszczepów może być przyczyną reakcji zapalnej.

EN

With the widespread use of modern operational techniques in clinical diagnostic imaging we often encounter the problem of metal and composite build biomaterials such as vascular prosthesis, stents, vascular clips, metal sutures, joint prosthesis and materials used in osteosynthesis. All those materials can cause the image interference which reduces the diagnostic value of modern imaging modalities, esptcially the computed tomography (CT) and the nuclear magnetic resonance (NMR) examinations. Studies on the image interference and the image depletion prevention are conducted in many centers worldwide. The aim of our presentation was to assess the artifacts that decrease the diagnostic value of different imaging techniques and to evaluate methods of the artifact reduction. Since the end of the 19th century biplane X-ray images and later introduced contrast enhanced studies became the basic imaging modality in everyday clinical practice. In case of those classical examinations different X-ray absorption was the main obstacle hampering reliable image assessment. Introduction of CT and NMR in 1970's improved diagnostic possibilities but also brought new problems to images interpretation. In the CT we often encounter the problems related to the beam hardening and photon starving effects. Streak artifacts and the image distortion due to the partial volume effect are also common. On the contrary to the CT, the NMR requires more parameters which can influence on the image quality. Examined objects are placed in a strong, constant magnetic field (15 000 Gy, by comparison Earth's magnetic field reaches approximately 0,6 Gy) with added field alternating in three dimensions (X, Y, Z). The image is created by objects reply to radiofrequency (16-64 kHz) electromagnetic wave. Image interferences are caused by: magnetic field nonuniformity, interference of external waves influencing on radiofrequency waves, implantation of biomaterials. Image depletion can also be due to biological factors such as respiratory movements, blood flow, arterial pulse and biochemical composition of examined tissues (water-fat). In case of metal implants, lack of information concening alloy composition can lead to tissue damage in strong magnetic field. Magnetic field related increase in biological implants temperature can be a cause of inflammatory reaction.

2

Trudności w ocenie badań tomografii komputerowej (TK) po założeniu aparatu Ilizarowa

Pacholec E., Świątkowski J., Jarkiewicz-Kochman E., Żarek S., Macias J., Gołębiowski M.

Inżynieria Biomateriałów

|

2005

|

R. 8, nr 47-53

68--68

PL

W leczeniu schorzeń narządu ruchu stosuje się coraz częściej stabilizację zewnętrzną w tym metodę Ilizarowa. Metoda Ilizarowa znalazła szerokie zastosowanie w ortopedii. Stosuje się ją w wydłużeniach kończyn, przy skomplikowanych wrodzonych wadach narządu ruchu, w leczeniu złamań i powikłań zrostu kostnego. Wielokrotnie powtarzane badanie rentgenowskie jest konieczne dla oceny przebiegu leczenia. Istotną przeszkodę w tej obserwacji stanowią metalowe elementy stabilizatora uniemożliwiające dokładny wgląd w strukturę kości. Zewnętrzny stabilizator Ilizarowa składa się z różnej średnicy pierścieni mocowanych do kości za pomocą drutów Kirschnera, a następnie połączonych nagwintowanymi prętami, uzupełnionymi w razie konieczności zawiasami. W większości przypadków dwupłaszczyznowe zdjęcia RTG wystarczają do oceny przebiegu leczenia. Jednak w wątpliwych przypadkach, zwłaszcza gdy mamy do czynienia z zaburzeniem zrostu złamanej kości musimy posiłkować się innymi metodami techniki obrazowej. W Klinice i Katedrze Ortopedii AM badaniem z wyboru w takich przypadkach jest Tomografia Komputerowa (TK). Pozwala ona na dokładniejszą prezentację blizny kostnej jednak na ocenę niekorzystnie wpływają elementy metalowe aparatu, szczególnie pierścienie. W klinice i Katedrze Ortopedii AM w przeciągu ostatnich trzech lat wykonano 42 badań TK celem określenia postępu zrostu kostnego. Diagnostyczny wynik uzyskano w 35 Przypadkach, w 7 przypadkach był on wątpliwy z uwagi na bardzo liczne artefakty metalowe.

EN

External stabilization with Ilizarow apparatus widely used method in modern orthopedics. It is indicated in limbs elongation, treatment of complicated congenital limbs malformation as well as in the agement of fractures and synostosis complications. Multiple X-ray examinations are essential for proper monitoring of the treatment. However metal build elements of the device make the appropriate assessment of bone structure very difficult. External stabilizer consists of steel rings of different diameter fastened to the bone by Kirschner's wires and connected to each other by iron rods and hinges. In most cases biplane X-ray examination is sufficient for the monitoring of the treatment. In questionable cases e.g. in patients presenting with disturbances in the umion of the fractured bone additional imaging modalities are required for the correct evaluation. In the Department of Orthopaedics and Traumatology computed tomography (CT) is a method of choics in such cases. CT imaging allows accurate assessment of the bone scar, however the exact evaluation is substantially hampered by steel elements especially the rings of the Ilizarow apparatus. In last three years in our Department we conducted 42 CT scans to evaluate the union of the fractured bones. Images of good quality, allowing the proper diagnosis were obtained in 35 cases. In 7 cases the result was questionable due to extensive artifacts.

3

Ocena endoprotez stawu biodrowego w badaniu tomografii komputerowej (TK)

Jarkiewicz-Kochman E., Świątkowski J., Gołębiowski M., Pacholec E., Jabłoński T., Purski K.

Inżynieria Biomateriałów

|

2005

|

R. 8, nr 47-53

67--67

PL

W celu przywrócenia funkcji podporowych i lokomocyjnych w leczeniu schorzeń i uszkodzeń narządu ruchu szeroko stosowane są endoprotezy stawów. Najczęstszym wskazaniem do ich stosowania jest choroba zwyrodnieniowa stawów biodrowych. Do radiologicznej oceny prawidłowości założenia oraz okresowej kontroli na ogół wystarcza zdjęcie RTG miednicy z oboma stawami biodrowymi w projekcji przednio tylnej (AP) niekiedy rozszerzone o projekcję osiową. Projekcja osiowa jest wynikiem zgięcia w badanym stawie, a promień centralny biegnie równolegle do osi długiej tułowia (w projekcji AP jest on prostopadły). Projekcja osiowa ze względu na konieczność zgięcia w stawie nie zawsze jest możliwa do wykonania, a czasami przeciwwskazana. Tego rodzaju badania nie zawsze jednak dają pełną odpowiedź. Chodzi tu przede wszystkim o tzw. aseptyczne i septycznie (niezapalne i zapalne) obluzowania protezy. W tych przypadkach badaniem z wyboru staje się Tomografia Komputerowa (TK). Interpretacja jej obrazów nie zawsze jest jednoznaczna ze względu na zakłócenia obrazu wywołane metalowymi elementami sztucznego stawu. Są to artefakty związane z utwardzeniem wiązki (beam hardening), całkowitym pochłanianiem fotonów (photon starving), artefakty linijne (streak arteacts), zniekształcenia obrazu badanych przedmiotów związane z rekonstrukcją obrazu otrzymywanego w technice spiralnej oraz efekt uśredniania (partial volume effect). Stosowana od 1989 i stale udoskonalana Tomografia Komputerowa spiralna (technika wielorzędowa) umożliwiają znaczne ograniczenie niekorzystnych efektów wywołanych przez elementy metaliczne. W miarę wprowadzania aparatów wielorzędowych (16 i 32, 64 rzędy - dotychczasowym standardem był aparat jednorzędowy) uzyskujemy obrazy wolne od artefaktów metalicznych. W Klinice i Katedrze Ortopedii AM w Warszawie w przypadkach wątpliwych jako standard stosujemy Tomografię Komputerową Spiralną. W ostatnich dwóch latach wykonano 500 realloplastyk (wymiana obluzowanej protezy) w ramach ustalenia wskazań do operacji posłużono się Tomografią Komputerową w 15% przypadkach. Uzyskaliśmy wiarygodne określenie stanu kości otaczających protezę oraz części miękkich, Było to możliwe dzięki umiejętnemu eliminowaniu zakłóceń. Trzeba pamiętać, że wydłuża to czas oczekiwania na wynik badań ze względu na konieczność odpowiedniej rekonstrukcji obrazu.

EN

Implantable prostheses are widely used in the treatment of the hip joint diseases and injuries. Degenerative joint disease is the most common indication to this kind of treatment. In radiological postoperational assessment as well as in a routine control examination a plain anteroposterior (AP) X-ray of pelvis and both hips is usually required. In some cases additional axial X-ray is also needed. Axial projection is obtained by bending the hip in the examined joint while the central X-ray beam passes paraliel to the patien's trunk (in AP projection X-ray beam is orthogonal to the patien's trunk). Axial projection examination can not be conducted in cases of hip bending impossibility or contraindication to hip movement. Furthermore, in case of patients in whom septic or aseptic (inflammatory or noninflamatory) endoprosthesis displacement is suspected, axial projection examination can sometimes be insufficient for establishing the exact diagnosis. In such cases computed tomography (CT) became golden standard imaging technique and is essential for accurate assessment. However, precise CT scans interpretation can be hampered by the image interference caused by artificial joint metal elements. These artifacts are related to beam hardening, photon stanrving, streak artifacts, as well as image distortion due to scan reconstruction obtained in the spiral technique and partial volume effect. Introduced in 1989 spiral CT and later developed multidetectortechnique allows more accurate assessment. Increase in the number of detectors placed in a row (16, 32, 64 - in stead of one) leads to the constant improvement of the image quality with substantially decreased number of artifacts caused by metal objects. In the 1st Chair and Department of Orthopedics and Traumatology spiral CTi s a method of choice in questionable cases. In last 2 years in our Department there were 500 reoperations conducted due to endoprosthesis displacement. CT examination was performed in 15% cases. CT scans and expert artifacts elimination allowed reliable assessment of bones and soft tissues surrounding the prosthesis. However complicated process of image reconstruction in patients with implanted hip joint endoprosthesis makes a routine CT scanning a time consuming procedure.