Reduktion von Metallartefakten in der muskuloskelettalen Bildgebung

Zusammenfassung

Gelenkprothesen und andere orthopädische Implantate werden bei vielen Patienten mit muskuloskelettalen Erkrankungen eingesetzt. Während diese Operationen häufig ein gutes klinisches Ergebnis zeigen, sind im Verlauf bei vielen Patienten radiologische Untersuchungen notwendig. Orthopädische Implantate führen jedoch in der MRT und der CT zu starken Metallartefakten. Dieser Artikel stellt mehrere grundlegende Methoden sowie fortgeschrittene Techniken zur Reduktion dieser Artefakte für MRT und CT vor, um eine diagnostische Untersuchung bei Patienten mit Metallimplantaten zu ermöglichen. MRT und CT werden so zu wichtigen und zuverlässigen Modalitäten, um Patienten mit Gelenkprothesen und orthopädischen Implantaten zu untersuchen.

Abstract

Joint replacement and other orthopaedic implants are utilized in many patients with musculoskeletal disorders. While these operations commonly show a good clinical result, a substantial number of patients need to undergo postoperative imaging during follow-up. The presence of orthopaedic implants induces severe metal artefacts at MRI and CT. We review several basic methods and advanced techniques for reducing metal artefacts at MRI and CT in order to enable a diagnostic examination in patients with metal implants. With the use of these techniques, MRI and CT are important and reliable modalities to examine patients with joint replacement and orthopaedic implants.

Kernaussagen

• Der menschliche Körper besteht aus einer Vielzahl von Gewebearten, die eine unterschiedliche Magnetisierbarkeit, die sog. magnetische Suszeptibilität aufweisen. Am stärksten verändert wird das Magnetfeld dabei durch ferromagnetische Substanzen.

• Grundtypen von Metallartefakten in der MRT sind Dephasierung mit Verlust oder Akkumulation von Bildsignal, geometrische Distorsion sowie ungenügende Fettunterdrückung.

• MRT-Metallartefakte können aus der Bildebene selbst stammen (In-Plane-Artefakte) oder aus den benachbarten Bildebenen (Through-Plane-Artefakte).

• Da ein direkter Zusammenhang zwischen Feldstärke und Artefaktgröße besteht, ist für die MRT-Metallbildgebung eine magnetische Flussdichte von 1,5 T gegenüber 3 T klar im Vorteil.

• Einfache Methoden zur MRT-Artefaktkorrektur sind die Erhöhung der Empfängerbandbreite, die Wahl einer kleinen Schichtdicke und Voxelgröße sowie der Einsatz von Turbo-Spin-Echo-Sequenzen.

• Die STIR-Sequenz erlaubt eine deutlich homogenere Fettunterdrückung in der MRT als die spektrale Fettsaturierung, insbesondere wenn ein optimierter Inversionspuls zur Anwendung kommt.

• Fortgeschrittene Methoden zur MRT-Artefaktkorrektur sind die Dixon-Technik, das View-Angle-Tilting sowie die ebenenübergreifende Artefaktkorrektur (SEMAC, MAVRIC).

• Die 2 hauptsächlichen Verursacher von CT-Metallartefakten sind die Absorption der Röntgenphotonen sowie Aufhärtungsartefakte.

• Konservative Techniken zur Reduktion von CT-Metallartefakten sind die Erhöhung der Röntgenröhrenspannung wie auch des Röntgenröhrenstroms, was allerdings mit einer erhöhten Strahlendosis einhergeht.

• Eine dünnere Kollimation sowie eine anschließende Rekonstruktion dickerer Bildschnitte reduziert CT-Metallartefakte.

• Die projektionsbasierte Artefaktkorrektur (MAR/O-MAR/i-MAR/SEMAR) ermöglicht eine deutliche Reduktion der Metallartefakte in den Weichteilen. Diese Methoden führen jedoch regelmäßig zu Pseudoosteolysen in direkter Nachbarschaft zum Metallimplantat, was eine diagnostische Beurteilung des Knochens stark einschränkt.

• Die spektrale CT-Bildgebung mit virtueller monochromatischer Röntgenstrahlung erlaubt, Aufhärtungsartefakte zu vermeiden.

Keywords

Metal artefacts - joint replacement - implants - musculoskeletal imaging - MRI - CT

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