Advanced

Evaluation of methods for MR imaging near metallic hip prostheses

Wellman, Fredrik (2012)
Medical Physics Programme
Abstract (Swedish)
Utvärdering av olika MR-tekniker som kan se nära höftproteser av metall

Magnetresonanstomografi (MR) är en metod för att ta skiktbilder inuti kroppen. Denna metod utnyttjar det faktum att en väldigt stor magnet kommer att påverka vätekärnorna i våra kroppar. Genom att skicka in radiovågor i kroppen kan en spole samla upp den information som studsar tillbaka och med denna information kan man skapa skiktbilder inuti kroppen. Alla metoder som gör att man kan ”se in i kroppen” har ett stort värde inom sjukvården.
Det har blivit mer och mer vanligt med medicinska problem när man opererar in höftproteser hos människor. Detta har ökat intresset för att använda MR-bildtagning, som är en utmärkt metod att använda för att studera mjukvävnad, vid... (More)
Utvärdering av olika MR-tekniker som kan se nära höftproteser av metall

Magnetresonanstomografi (MR) är en metod för att ta skiktbilder inuti kroppen. Denna metod utnyttjar det faktum att en väldigt stor magnet kommer att påverka vätekärnorna i våra kroppar. Genom att skicka in radiovågor i kroppen kan en spole samla upp den information som studsar tillbaka och med denna information kan man skapa skiktbilder inuti kroppen. Alla metoder som gör att man kan ”se in i kroppen” har ett stort värde inom sjukvården.
Det har blivit mer och mer vanligt med medicinska problem när man opererar in höftproteser hos människor. Detta har ökat intresset för att använda MR-bildtagning, som är en utmärkt metod att använda för att studera mjukvävnad, vid diagnosticering utav dessa besvär. Eftersom höftproteserna oftast består av metall kommer detta att innebära ett problem och det blir ett fel i bilden (så kallade ”artefakter” uppstår) nära metallobjekten, vilket gör att läkare inte kan ge en säker diagnos på vad som orsakar besvär nära protesen. View-angle-tilting (VAT) och Slice Encoding for Metal Artifact Correction (SEMAC) är olika metoder inom MR som används för att minska problemet utav metallobjektens närhet hos MR-bilder. En kombination utav både VAT och SEMAC möjliggör att man kan titta på vävnad både nära och i direkt anslutning till metallproteser och kan därför avslöja sjuk vävnad som inte kan ses utav skiktröntgen och röntgen.

Målet med detta examensarbete var att utveckla olika metoder för att utvärdera de artefakter som uppkommer när MR-bilder tas på olika metallproteser samt att jämföra de olika MR-teknikerna för bildtagning avsedd att reducera dessa typer av artefakter. MR-bilder togs på tre olika så kallade fantomer, som är tre olika höftproteser tillverkade utav olika material inbakade i agerosgel tillsammans med ett rutnät. Artefakterna bestämdes med de två allvarligaste felen i åtanke: där ett är att man får skeva bilder (distortioner) i själva bildplanet, dvs. det skiktet av volymen som kommer ge en bild och det andra är att man får böjda snitt, det vill säga att den skiktbild som fås inte är plan utan är böjd.
Snittböjningsartefakterna (felaktiga genom bildplanet) bestämdes genom att summera längden av de synliga rutnätslinjerna hos det centrala snittet och dividera dem med den sanna längden. Artefakterna i bildplanet bestämdes genom att dividera artefaktarean med den sanna protesarean men också genom att använda en mask. För att bestämma de totala artefakterna skapades en binär distortionsfri mask från röntgenprojektioner och den bästa SEMAC-sekvensbilden. Masken subtraherades från bilderna vilket resulterade i en artefaktbild, som består av signaluppbyggnader och signalförluster. Själva mätvärdet som erhölls fick man fram genom att ta kvadratsumman av artefaktbilderna.

VAT-metoden reducerar artefakter i bildplanet jämfört med den optimerade vanliga metoden som används på sjukhuset idag. SEMAC-sekvensen reducerar båda typer av artefakter, men kräver mycket lång tid för att få fram bilder. Protesen som är gjord av titan ger upphov till mycket mindre artefakter jämfört med de andra proteserna, som är gjorda utav kobolt-krom och rostfritt stål.
Artefakterna genom bildplanet blev framgångsrikt bestämda genom att mäta längden av det synliga rutnätet. Bestämningen av artefakterna i bildplanet genom att dividera areaorna gav resultat som stämmer väl överens med det visuella intryck man får utav artefakterna. Denna mätning har dock nackdelen att de är beroende av vem som gör den. De maskbaserade metoderna har en potential för att bestämma alla artefakter utan att använda sig utav användarinmatning, men kräver ytterligare förbättringar. Dessa resultat demonstrerar att effekterna av MR-metod för bildtagning och protesmaterialet kan utvärderas med de föreslagna rutnätsbaserade fantomen och de föreslagna analysmetoderna. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Wellman, Fredrik
supervisor
organization
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
3095378
date added to LUP
2012-09-24 21:37:31
date last changed
2012-09-24 21:37:31
@misc{3095378,
  abstract     = {Utvärdering av olika MR-tekniker som kan se nära höftproteser av metall

Magnetresonanstomografi (MR) är en metod för att ta skiktbilder inuti kroppen. Denna metod utnyttjar det faktum att en väldigt stor magnet kommer att påverka vätekärnorna i våra kroppar. Genom att skicka in radiovågor i kroppen kan en spole samla upp den information som studsar tillbaka och med denna information kan man skapa skiktbilder inuti kroppen. Alla metoder som gör att man kan ”se in i kroppen” har ett stort värde inom sjukvården.
Det har blivit mer och mer vanligt med medicinska problem när man opererar in höftproteser hos människor. Detta har ökat intresset för att använda MR-bildtagning, som är en utmärkt metod att använda för att studera mjukvävnad, vid diagnosticering utav dessa besvär. Eftersom höftproteserna oftast består av metall kommer detta att innebära ett problem och det blir ett fel i bilden (så kallade ”artefakter” uppstår) nära metallobjekten, vilket gör att läkare inte kan ge en säker diagnos på vad som orsakar besvär nära protesen. View-angle-tilting (VAT) och Slice Encoding for Metal Artifact Correction (SEMAC) är olika metoder inom MR som används för att minska problemet utav metallobjektens närhet hos MR-bilder. En kombination utav både VAT och SEMAC möjliggör att man kan titta på vävnad både nära och i direkt anslutning till metallproteser och kan därför avslöja sjuk vävnad som inte kan ses utav skiktröntgen och röntgen.

Målet med detta examensarbete var att utveckla olika metoder för att utvärdera de artefakter som uppkommer när MR-bilder tas på olika metallproteser samt att jämföra de olika MR-teknikerna för bildtagning avsedd att reducera dessa typer av artefakter. MR-bilder togs på tre olika så kallade fantomer, som är tre olika höftproteser tillverkade utav olika material inbakade i agerosgel tillsammans med ett rutnät. Artefakterna bestämdes med de två allvarligaste felen i åtanke: där ett är att man får skeva bilder (distortioner) i själva bildplanet, dvs. det skiktet av volymen som kommer ge en bild och det andra är att man får böjda snitt, det vill säga att den skiktbild som fås inte är plan utan är böjd.
Snittböjningsartefakterna (felaktiga genom bildplanet) bestämdes genom att summera längden av de synliga rutnätslinjerna hos det centrala snittet och dividera dem med den sanna längden. Artefakterna i bildplanet bestämdes genom att dividera artefaktarean med den sanna protesarean men också genom att använda en mask. För att bestämma de totala artefakterna skapades en binär distortionsfri mask från röntgenprojektioner och den bästa SEMAC-sekvensbilden. Masken subtraherades från bilderna vilket resulterade i en artefaktbild, som består av signaluppbyggnader och signalförluster. Själva mätvärdet som erhölls fick man fram genom att ta kvadratsumman av artefaktbilderna.

VAT-metoden reducerar artefakter i bildplanet jämfört med den optimerade vanliga metoden som används på sjukhuset idag. SEMAC-sekvensen reducerar båda typer av artefakter, men kräver mycket lång tid för att få fram bilder. Protesen som är gjord av titan ger upphov till mycket mindre artefakter jämfört med de andra proteserna, som är gjorda utav kobolt-krom och rostfritt stål.
Artefakterna genom bildplanet blev framgångsrikt bestämda genom att mäta längden av det synliga rutnätet. Bestämningen av artefakterna i bildplanet genom att dividera areaorna gav resultat som stämmer väl överens med det visuella intryck man får utav artefakterna. Denna mätning har dock nackdelen att de är beroende av vem som gör den. De maskbaserade metoderna har en potential för att bestämma alla artefakter utan att använda sig utav användarinmatning, men kräver ytterligare förbättringar. Dessa resultat demonstrerar att effekterna av MR-metod för bildtagning och protesmaterialet kan utvärderas med de föreslagna rutnätsbaserade fantomen och de föreslagna analysmetoderna.},
  author       = {Wellman, Fredrik},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Evaluation of methods for MR imaging near metallic hip prostheses},
  year         = {2012},
}