RU2783002C1 - Способ проведения магнитно-резонансной томографии предстательной железы у пациентов с металлоконструкциями тазобедренного сустава - Google Patents

Способ проведения магнитно-резонансной томографии предстательной железы у пациентов с металлоконструкциями тазобедренного сустава Download PDF

Info

Publication number
RU2783002C1
RU2783002C1 RU2021119471A RU2021119471A RU2783002C1 RU 2783002 C1 RU2783002 C1 RU 2783002C1 RU 2021119471 A RU2021119471 A RU 2021119471A RU 2021119471 A RU2021119471 A RU 2021119471A RU 2783002 C1 RU2783002 C1 RU 2783002C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
implant
prostate gland
sequences
protocol
scanning
Prior art date
Application number
RU2021119471A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Сергеевич Семенов
Алексей Владимирович Петряйкин
Юрий Александрович Васильев
Екатерина Сергеевна Ахмад
Ольга Юрьевна Панина
Original Assignee
Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ")
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") filed Critical Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2783002C1 publication Critical patent/RU2783002C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к области медицины, а именно к лучевой диагностике, и может быть использовано для проведения магнитно-резонансной томографии (МРТ) предстательной железы у пациентов с металлоконструкциями тазобедренного сустава. Осуществляют проверку MP-совместимости импланта, настройку протокола сканирования, контроль в процессе сканирования состояния пациента посредством системы аудио- и видеосвязи. При этом настройку протокола сканирования осуществляют с помощью фантома, содержащего модель предстательной железы с опухолью и тазобедренным имплантом. В протокол включают импульсные последовательности: Т2 WI, Т1 WI, DWI, ADC, T1-Dixon с контрастным усилением. Для настройки импульсных последовательностей используют: последовательности спинового эха (SE), последовательности с подавлением сигнала от жировой ткани путем короткого времени инверсии-восстановления (STIR), повышение разрешения, увеличение кратности параллельного сбора данных, уменьшение значения echo spacing, уменьшение толщины срезов, уменьшение FOV до размеров, не превышающих габариты предстательной железы более чем на 10-15%, расширение полосы пропускания (bandwidth). Параметры импульсных последовательностей настраивают таким образом, чтобы артефакт от импланта не перекрывал модель предстательной железы, а среднее значение интенсивности сигнала в области для фантома с имплантом и без импланта не отличались более чем на 5%. Для получения постконтрастных изображений применяют импульсную последовательность Т1-Dixon. Способ обеспечивает единый стандарт диагностики пациентов с эндопротезами тазобедренных суставов на МРТ для оценки предстательной железы за счет оптимального диагностического алгоритма настройки протокола, проведения исследования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к лучевой диагностике.
Рак предстательной железы является одной из основных причин заболеваемости и смертности среди мужчин во всем мире. Это заболевание чаще встречается у мужчин старшего возраста, чем у молодых [Brunese L. et al. Formal methods for prostate cancer Gleason score and treatment prediction using radiomic biomarkers // Magn. Reson. Imaging. Elsevier, 2020. Vol. 66, №April 2019. P. 165-175].
Средний возраст пациентов составляет 63 года [Matharu G.S. et al. Clinical Effectiveness and Safety of Aspirin for Venous Thromboembolism Prophylaxis After Total Hip and Knee Replacement A Systematic Review and Meta-analysis of Randomized Clinical Trials Supplemental content CME Quiz at jamanetwork.com/learning and CME Questions page 476 // JAMA Intern Med. 2020. Vol. 180, №3. P. 376-384].
Тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава (Total hip replacement -THR) является одной из самых распространенных хирургических процедур в мире, в частности, в рамках лечения терминальной стадии артроза тазобедренного сустава
Figure 00000001
et al Choice of implant combinations in total hip replacement: systematic review and network meta-analysis // BMJ. 2017]. Возрастная группа пациентов с конечной стадией артроза совпадает с группой пациентов с РПЖ. В совокупности это является проблемой в качественной визуализации и диагностике. Ожидается, что к 2030 году число процедур по эндопротезированию крупных суставов удвоится, что делает эту проблему еще более серьезной [Kurtz S. et al. Projections of primary and revision hip and knee arthroplasty in the United States from 2005 to 2030 // J. Bone Jt. Surg. - Ser. A. 2007. Vol. 89, №4. p. 780-785].
Из уровня техники известны следующие аналоги заявляемого технического решения:
Мультипараметрическая магнитно-резонансная томография (МРТ) предстательной железы является надежным инструментом для выявления клинически значимого рака предстательной железы (РПЖ), благодаря чему МРТ заняла важное место в рутинной клинической практике. В частности, диффузионно-взвешенные изображения (diffusion-weighted imaging - DWI) коррелируют с уровнем злокачественности опухоли по шкале Глисона. DWI являются незаменимой последовательностью для оценки простаты, в особенности периферической зоны, в которой находится до 80% клинически значимого РПЖ [Tang L., Zhou X.J. Diffusion MRI of cancer: From low to high revalues //
Figure 00000002
Reson. Imaging. 2019. Vol.49, №1. P. 23-40].
DWI и T2 ВИ (Т2 - взвешенное изображение) являются основными импульсными последовательностями оценки предстательной железы, в том числе по PI-RADS (Prostate Imaging and Reporting and Data System), где DWI играет ключевую роль в оценке периферической зоны, являющейся наиболее частой локализацией клинически значимого рака [Padhani A.R. et al. Prostate Imaging-Reporting and Data System Steering Committee: PI-RADS v2 Status Update and Future Directions // Eur. Urol. 2019. Vol. 75, №3].
Наиболее близким аналогом заявляемого способа, который можно рассматривать как прототип, являются рекомендации Американского колледжа радиологии (American College of Radiology - ACR), предлагающие регламент MP-сканирования и пятиуровневую классификацию результатов исследования PI-RADS. Протокол MP-исследования включает Т2 ВИ в сагиттальной, а также корональной или/и аксиальной плоскостях. Т1-взвешенные изображения (Т1 ВИ) выполняются в аксиальной плоскости, с подавлением сигнала от жировой ткани или без. DWI и ADC карты (Apparent diffusion coefficient maps - карты измеряемого коэффициента диффузии) планируются в аксиальной плоскости сканирования. Т1 с контрастным усилением также выполняется, [PI-RADSv2.1 // ACR - ESUR - AdMeTech 2019 - (https://www.acr.org/-/media/ACR/Files/RADS/PI-RADS/PIRADS-V2-1.pdf)]. Недостатком при этом является высокая чувствительность последовательности DWI к неоднородности магнитного поля и, как следствие, образование выраженных искажений (артефактов) от тазобедренных имплантов на изображениях. Данные артефакты делают невозможной оценку состояния ПЖ по результатам МРТ [Caglic I., Barrett Т. Optimising prostate mpMRI: prepare for success // Clin. Radiol. The Royal College of Radiologists, 2019. Vol. 74, №11. P. 831-840].
Для снижения площади и выраженности артефактов используют различные методы коррекции, включающие ручные подходы и готовые программные решения, в том числе при МРТ предстательной железы [Brendle С. et al. Diffusion-weighted imaging in the assessment of prostate cancer: Comparison of zoomed imaging and conventional technique // Eur. J. Radiol. Elsevier Ireland Ltd, 2016. Vol. 85, №5. P. 893-900; Czarniecki M. et al. Role of PROPELLER-DWI of the prostate in reducing distortion and artefact from total hip replacement metalwork // Eur. J. Radiol. Elsevier, 2018. Vol.102, №March. P. 213-219; Hargreaves B.A. et al. Metal-induced artifacts in MRJ // Am. J. Roentgenol. American Roentgen Ray Society, 2011. Vol. 197, №3. p. 547-555]. Однако, помимо визуального искажения, наличие импланта может приводить к снижению точности измерения ADC. Если присутствие металла влияет на данные интенсивности сигнала на DWI и ADC картах, врач интерпретирует некорректные сигнальные характеристики. В таком случае это приведет к неточности в диагностике, неоправданным инвазивным методам, затратам и дискомфорту пациента. Кроме того, настройка протокола сканирования часто занимает значительное количество времени. В результате пациент будет вынужден долго находится в томографе, график приема сбивается, что крайне неудобно как для пациента, так и для сотрудников отделения лучевой диагностики.
Таким образом, основные недостатки прототипа состоят в том, что из-за высокой чувствительности последовательности DWI к неоднородности магнитного поля образуются выраженные искажения (артефакты) от тазобедренных имплантов на изображениях, что делает невозможной оценку состояния ПЖ по результатам МРТ
Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, состоит в разработке единого стандарта диагностики пациентов с эндопротезами тазобедренных суставов на магнитно-резонансном томографе, в том числе с контрастным усилением, для оценки предстательной железы.
Достигаемым техническим результатом является универсальный (применимый на любом MP-томографе) алгоритм настройки специализированного протокола исследования предстательной железы, позволяющего снизить артефакты от тазобедренных имплантов, наилучшим образом визуализировать предстательную железу, парапростатическую клетчатку, выявить изменения злокачественного и доброкачественного характера, позволяя тем самым выбрать наиболее оптимальную тактику оперативного и консервативного лечения, значительно повысить эффективность лечения и избежать тяжелых последствий.
Заявляемый метод представляет оптимальный диагностический алгоритм настройки протокола, проведения исследования и диагностики пациентов с эндопротезами тазобедренных суставов.
Отличительными признаками заявляемого технического решения, которые позволяют решить поставленную техническую задачу, являются следующие:
- применение фантома, имитирующего предстательную железу и артефакты от импланта для настройки параметров протокола сканирования;
- применение технологии DIXON для получения постконтрастных Т1 ВИ.
Исследование пациентов с тазобедренными имплантами с целью оценки состояния предстательной железы проводится на МРТ с индукцией поля 1.5 и 3 Тл (преимущество отдается томографам 1.5 Тл, но допустимо 3 Тл, если это не противоречит требованиям, указанным в паспорте имплантируемого медицинского изделия).
В протокол включаются следующие импульсные последовательности (подробнее представлены ниже в Таблице 1):
- Т2 WI
- Т1 WI
- DWI
- ADC
- T1 DIXON WI с контрастным усилением
Для настройки протокола применяется фантом (тест-объект), имитирующий пациента и содержащий:
- модель предстательной железы, обеспечивающую сигнальные характеристики центральной и периферической зон, а также, опухоли, адекватные естественным
- тазобедренный имплант для обеспечения неоднородности магнитного поля.
С целью обеспечения необходимого качества визуализации, параметры импульсных последовательностей настраиваются таким образом, чтобы артефакт от импланта не перекрывал модель предстательной железы, а ее габаритные размеры и количественные характеристики изображения (среднее значение интенсивности сигнала в области, среднеквадратическое отклонение сигнала в области) не отличались от таковых для фантома без импланта более чем на 5%. При невозможности достижения требуемого соответствия среднего значения сигнала в области, следует ввести поправочный коэффициент для конкретного аппарата и протокола.
Для настройки импульсных последовательностей используются следующие подходы:
- преимущественное использование последовательностей спинового эха (SE)
- преимущественное использование импульсных последовательностей с подавлением сигнала от жировой ткани путем короткого времени инверсии-восстановления (STIR)
- повышение разрешения (увеличение РЕ no wrap, phase oversampling, частоты усреднений - avengers, NEX, NAQ)
- увеличение кратности параллельного сбора данных
- уменьшение значения echo space
- выбор меньшей толщины срезов
- уменьшение FOV до размеров, не превышающих габариты предстательной железы более чем на 10-15%
- максимальное расширение полосы пропускания приемника (bandwidth)
Кроме того, чтобы получить постконтрастные Т1 ВИ с подавлением сигнала от жировой ткани необходимо использование импульсных последовательностей на основе технологии DIXON (T1 DIXON АХ dynamic СЕ). Это является важным условием для получения качественных изображений, регистрации должного сигнала контрастного усиления и оптимального подавления сигнала от жировой ткани вблизи неоднородностей магнитного поля.
При поступлении пациента с тазобедренным имплантом на МРТ применяется следующая последовательность действий:
- проверка MP-совместимости импланта по паспорту изделия или заключению лечащего врача
- укладка пациента (в положении лежа на спине, нижняя часть туловища должна быть покрыта радиочастотной катушкой)
- выбирается ранее настроенный протокол
- сканирование пациента проводится на свободном дыхании
- в процессе сканирования контролируется состояние пациента посредством системы аудио- и видеосвязи
- при недостаточном качестве визуализации корректируются параметры импульсной последовательности, принимая во внимание вероятное снижение отношения сигнал/шум
- повторное сканирование (равно как и длительное сканирование в случае необходимости превышения ограничения производителя на общее время исследования) проводится не ранее чем через 15 минут с целью снижения риска чрезмерного нагрева импланта, если иное не указано в паспорте на имплант
Описание исследование проводиться врачом-рентгенологом в соответствии со стандартом репортирования PI-RADS, с указанием локализации металлоконструкции [PI-RADSv2.1 // ACR - ESUR - AdMeTech 2019 - (https://ww.acr.org/-/media/ACR/Files/RADS/PI-RADS/PIRADS-V2-
В Таблице 1. Представлен пример значений параметров импульсных последовательностей протокола для визуализации предстательной железы пациентов с тазобедренными имплантами
Figure 00000003
На Фиг. 1. представлены MP-изображения предстательной железы пациента с металлоконструкциями, полученные с использованием модифицированного протокола сканирования, причем пациенту было проведено двустороннее тотальное эндопротезирование тазобедренных суставов (слева - Т2 ВИ, корональная плоскость сканирования, справа - DWI аксиальная плоскость сканирования).
Описанный способ был реализован на аппаратах с индукцией магнитного поля 3 Тл. Поверх фантома была установлена и закреплена радиочастотная body катушка. Модель предстательной железы представляет собой цилиндр размерами (45×56 мм), распечатанный на 3д-принтере методом селективного лазерного спекания. Он имеет внутри себя вставки для имитации центральной зоны и опухоли. С целью имитации ограниченной диффузии модель была заполнена водным раствором поливинилпирролидона (ПВП) в концентрациях 40, 30 и 20% (центральная, периферическая зоны и «опухоль» соответственно). Данные значения соответствуют значениям ADC=1000 мм2/сек, 1250 мм2/сек и 1500 мм2/сек соответственно. Рядом с моделью железы в фантоме был помещен имплант для тотального эндопротезирования тазобедренного сустава из титанового сплава с целью получения на изображениях геометрических и иных искажений
Для настройки импульсных последовательностей подходы к снижению артефактов будут варьироваться и зависеть от ряда факторов (производителя томографа, индукции магнитного поля, модели и др). Подбор оптимального протокола сканирования разрабатывается в индивидуальном для каждого отделения порядке. При помощи фантома сформированы протоколы с параметрами сканирования, представленные в Таблицах 2, 3, 4.
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007

Claims (16)

1. Способ проведения магнитно-резонансной томографии (МРТ) предстательной железы у пациентов с металлоконструкциями тазобедренного сустава, включающий
проверку MP-совместимости импланта, настройку протокола сканирования, контроль в процессе сканирования состояния пациента посредством системы аудио- и видеосвязи, отличающийся тем, что
настройку протокола сканирования осуществляют с помощью фантома, содержащего модель предстательной железы с опухолью и тазобедренным имплантом,
в протокол включают импульсные последовательности: Т2 WI, Т1 WI, DWI, ADC, T1-Dixon с контрастным усилением,
для настройки импульсных последовательностей используют:
- последовательности спинового эха (SE),
- последовательности с подавлением сигнала от жировой ткани путем короткого времени инверсии-восстановления (STIR),
- повышение разрешения,
- увеличение кратности параллельного сбора данных,
- уменьшение значения echo spacing,
- уменьшение толщины срезов,
- уменьшение FOV до размеров, не превышающих габариты предстательной железы более чем на 10-15%,
- расширение полосы пропускания (bandwidth);
причем параметры импульсных последовательностей настраивают таким образом, чтобы артефакт от импланта не перекрывал модель предстательной железы, а среднее значение интенсивности сигнала в области для фантома с имплантом и без импланта не отличались более чем на 5%;
для получения постконтрастных изображений применяют импульсную последовательность Т1-Dixon.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что повторное сканирование проводят не ранее чем через 15 мин.
RU2021119471A 2021-07-02 Способ проведения магнитно-резонансной томографии предстательной железы у пациентов с металлоконструкциями тазобедренного сустава RU2783002C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2783002C1 true RU2783002C1 (ru) 2022-11-08

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2405480C2 (ru) * 2009-01-11 2010-12-10 Татьяна Юрьевна Малышева Способ моделирования стабилизирующих металлоконструкций при операциях на позвоночнике
RU2628369C1 (ru) * 2016-04-21 2017-08-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ЦИТО им. Н.Н. Приорова" Минздрава России) Способ мультиспиральной компьютерной томографии замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов длинных костей конечностей
RU190308U1 (ru) * 2019-03-04 2019-06-25 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") Устройство фантома для оценки эффективности алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций при проведении компьютерной томографии
RU2714082C1 (ru) * 2019-03-26 2020-02-11 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") Способ диагностики огнестрельных ранений позвоночника с помощью магнитно-резонансной и рентгеновской компьютерной томографии
RU2720161C2 (ru) * 2015-10-16 2020-04-24 Эмтензор Гмбх Электромагнитная томография с распознаванием картин интерференции

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2405480C2 (ru) * 2009-01-11 2010-12-10 Татьяна Юрьевна Малышева Способ моделирования стабилизирующих металлоконструкций при операциях на позвоночнике
RU2720161C2 (ru) * 2015-10-16 2020-04-24 Эмтензор Гмбх Электромагнитная томография с распознаванием картин интерференции
RU2628369C1 (ru) * 2016-04-21 2017-08-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ЦИТО им. Н.Н. Приорова" Минздрава России) Способ мультиспиральной компьютерной томографии замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов длинных костей конечностей
RU190308U1 (ru) * 2019-03-04 2019-06-25 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") Устройство фантома для оценки эффективности алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций при проведении компьютерной томографии
RU2714082C1 (ru) * 2019-03-26 2020-02-11 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") Способ диагностики огнестрельных ранений позвоночника с помощью магнитно-резонансной и рентгеновской компьютерной томографии

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Engels et al. Multiparametric magnetic resonance imaging for the detection of clinically significant prostate cancer: what urologists need to know. Part 1: acquisition
Sutter et al. Reduction of metal artifacts in patients with total hip arthroplasty with slice-encoding metal artifact correction and view-angle tilting MR imaging
Shetty et al. Evaluation of high-resolution CT and MR cisternography in the diagnosis of cerebrospinal fluid fistula.
Vargas et al. Approaches for the optimization of MR protocols in clinical hybrid PET/MRI studies
Cha et al. Reducing metallic artifacts in postoperative spinal imaging: usefulness of IDEAL contrast-enhanced T1-and T2-weighted MR imaging—phantom and clinical studies
Mulcahey et al. Diffusion tensor imaging in pediatric spinal cord injury: preliminary examination of reliability and clinical correlation
Sutter et al. Total knee arthroplasty MRI featuring slice-encoding for metal artifact correction: reduction of artifacts for STIR and proton density–weighted sequences
Zhou et al. Diffusion tensor imaging of forearm nerves in humans
Liebl et al. In vitro assessment of knee MRI in the presence of metal implants comparing MAVRIC‐SL and conventional fast spin echo sequences at 1.5 and 3 T field strength
Bae et al. Three-dimensional magnetic resonance imaging of velopharyngeal structures
US6334066B1 (en) Method for monitoring growth disorder therapy
Manoliu et al. MR neurographic orthopantomogram: Ultrashort echo‐time imaging of mandibular bone and teeth complemented with high‐resolution morphological and functional MR neurography
KR20180044421A (ko) 교정 수술 계획에 사용하기 위해 의료용 임플란트를 가진 환자의 의료 영상화를 위한 시스템 및 방법
Wade et al. Diffusion tensor imaging for diagnosing root avulsions in traumatic adult brachial plexus injuries: a proof-of-concept study
Lee et al. Fat-suppressed MR imaging of the spine for metal artifact reduction at 3T: comparison of STIR and slice encoding for metal artifact correction fat-suppressed T2-weighted images
Boehm et al. Preconditioned water‐fat total field inversion: application to spine quantitative susceptibility mapping
Zanette et al. Clinical feasibility of structural and functional MRI in free‐breathing neonates and infants
RU2783002C1 (ru) Способ проведения магнитно-резонансной томографии предстательной железы у пациентов с металлоконструкциями тазобедренного сустава
Block et al. Improving the robustness of clinical T1-weighted MRI using radial VIBE
Derlatka-Kochel et al. Assessment of vocal fold mobility using dynamic magnetic resonance imaging and ultrasound in healthy volunteers
Rockall et al. MR imaging of the adnexa: Technique and imaging acquisition
Isaieva et al. Feasibility of online non‐rigid motion correction for high‐resolution supine breast MRI
Patel et al. Cranial vault imaging for pediatric head trauma using a radial VIBE MRI sequence
Shan et al. Repeatability and Image Quality of IDEAL-IQ in Human Lumbar Vertebrae for Fat and Iron Quantification across Acquisition Parameters
Nanjappa et al. Magnetic resonance elastography of the liver: best practices