磁共振成像(MRI)已确立自己是现代诊断医学的基石,特别是用于评价多种医学植入物的成功和安全性,它独特的能力是产生高分辨率,多行星影像而不使患者暴露于电离辐射,使其成为植入后评估的宝贵工具,本条探讨了植入评估中磁共振的原理,应用,优点,挑战,以及未来方向.

什么是磁共振,它是如何工作的?

磁共振成像(MRI)依赖于强磁场,射频脉冲,以及人体中丰富的氢核(质子)之间的相互作用. 当病人被置于磁共振扫描仪内时,静磁场会以平行或反平行方向对质子进行相对的对准,然后应用一个简短的射频脉冲,使质子的对齐性得到提示. 当质子放松回原平衡状态时,它们会发出被接收器圈探测到的射频信号,这些信号在空间上使用梯度磁场进行编码,并由计算机重建成详细的横断面图像.

核磁共振物理中的关键概念

两种主要的放松时间——T1(纵向放松)和T2(反向放松)——支配图像对比。不同的组织具有T1和T2的特征值,允许核磁共振以精细的细节突出软组织差异。对于植入后成像,可以调整序列,强调水肿、纤维化或植入物周围的流体收集。脂肪抑制和STIR(Short Tau Inversion Recovery)等技术往往被用来改善炎症的可视化。

核磁共振在植入后评估中的重要性

植入程序之后——无论是涉及联合假肢、神经刺激器、心血管静脉或乳房植入——确保适当的放置、融合和无并发症对病人的结果至关重要。 核磁共振提供了不仅评价植入本身,而且评价周围生物环境所必需的高软质对比。

整形植入剂

对于总联置换(如臀部,膝盖)或脊柱和螺丝等金属硬件的患者,核磁共振用于评估植入松动,透视断裂,骨解,以及感染. 金属文物还原序列(MARS)在整形植入周围大幅提升了图像质量,使得常规的手术后监控成为可行.

心血管植入物

在心脏和血管环境中,核磁共振可以评估静脉动脉动脉动修复后的内分泌物,以及心肌组织在可植入心肌减震器(ICD)或起搏器周围的可行性,然而,心血管装置的核磁共振需要认真的病人筛查和针对装置的安全协议。

神经植入物和神经刺激剂

深脑刺激(DBS)引线,脊髓刺激器,以及阴性神经刺激器等在控制条件下可以安全地成像. 核磁共振对验证靶脑区域电极的放置和检测术后水肿或出血尤其有价值. 分泌的拉氏成像(DTI)或功能性核磁共振分别可用于绘制周围白色物质道或皮质活化图.

其他可移植设备

乳房植入、人工耳蜗植入和内镜也得益于手术后核磁共振。 对于乳房植入,核磁共振是检测静态破裂或硅酮泄漏的金本位。 科赫勒尔植入现在包括核磁共振条件设计,允许患者接受扫描而不移除设备。

磁共振成像后磁共振的优点

磁共振比其他成像模式,如计算成像法、超声波和平面射线法,提供了若干明显优势。

  • 无电离辐射:患者一生可以安全地进行反复扫描,这对于年轻个人和需要纵向监测的人来说特别重要.
  • 超级软组织对比:核磁共振在区分肌肉、脂肪、液体、连接组织以及微妙的炎症变化方面表现优异。 这可以及早检测植入物周围的脓血、血清或颗粒瘤。
  • 多聚光板能力:[] 图像可以在任何方向(轴,斜,冕,斜)中获取,而无需移动病人,便于从多个角度进行全面评估.
  • 功能和定量信息: 动态对比增强核磁共振,扩散加权成像,钠成像等先进技术可以提供组织渗透,细胞密度,以及植入物周围代谢活性等的透视.
  • 缺少束-阻力的人工活性:[ 与CT不同,它受密集金属引起的螺旋状文物的影响,核磁共振文物不同,可以通过优化序列来减轻.

挑战和限制

尽管磁共振有其好处,但在植入后评估中仍面临显著的挑战。

金属部件的人工活性

发磁性甚至许多非发磁金属扭曲了局部磁场,造成了信号丢失(hypointense voices ) , 几何扭曲,以及亮亮的脂肪转移文物。 这些文物可以遮蔽植入-组织界面和相邻结构。 与主磁场相比,其工艺程度因金属组成、几何和方向而异。

安全关切

某些植入物由于加热、转移或故障的风险而不安全。比如,涂料和晶体分解器需要彻底的筛选和重新设计设备。 美国放射医学院和美国食品和药物管理局(FDA)维持关于核磁共振条件、不安全和无安全装置的最新准则。 适当的病人识别和遵守协议是不可谈判的。

扫描时间和病人舒适度

核磁共振检查通常比CT扫描长(20–60分钟 ) 。 病人必须保持原状,这对于疼痛或幽闭恐惧症患者来说可能很困难。 运动会降低图像质量,特别是在用于减少文物的序列中。

费用和无障碍

核磁共振比超声波或X射线更昂贵,而且并非普遍普及,在资源有限的情况下,尽管受到辐射,但CT还是更受欢迎。

植入后磁共振成像协议和技术

放射学家和技术学家使用各种专业序列,优化植入物周围的图像质量.

金属减量活性序列(MARS)

MARS包括了视图角倾斜、金属文物矫正的切片编码(SEMAC)和可变共振图像组合(MAVRIC)的多进制(Multi-Assess)的组合,这些技术大幅降低飞机内和飞机上的扭曲,从而能够更清晰地视觉地呈现穿透性组织. 最近的研究表明,MARS可以提高臀部和膝部节肢造型评价的诊断信心.

将双重能源CT作为补充工具

虽然不是核磁共振,但双能CT可以采用单色重建来进行一些文物减少,但是,对于软组织评价来说,它仍然低于核磁共振,有些机构将两种模式结合起来进行全面评估。

与其他图像模式的比较

CT: 更快,更便宜,而且极佳于评估骨金属界面、骨骼结合和钙化。 然而,它使患者暴露在辐射之下,并提供了较差的软组织对比。

Ultrasound:[] 便携式,实时,并可用于检测表面流体收集,血清,或植入物附近的脓液。由于声波阴影,它依赖操作员,在深度渗透和金属硬件后图像能力方面受到限制。

平面放射线: 快速低成本评估总定位,对齐,骨解,植入断裂,缺乏详细可视化周围软组织的能力.

未来方向

目前的技术进步将扩大核磁共振在植入后评估中的作用。

机器学习和深层学习

人工智能正在被应用到自动校正金属文物,通过扭曲的获取生成无文物合成图像,以及用于定量分析的分段植入组件. AI驱动的工作流程优化也可能缩短扫描时间,提高患者的耐受性.

小说厂材料

制造商越来越多地利用非磁性合金(如钛、钽、某些钴铬级)和陶瓷复合材料开发核磁共振条件和核磁共振安全植入物,这些材料产生的文物数量大大减少,使术后成像更加可靠。

超高场磁共振

7 Tesla 或 7 以上的扫描仪提供更高的信号对噪音比,从而能够更细的空间分辨率,并在更早的阶段探测到过路性变化,然而,文物也以场强度进行规模化;正在开发专用脉冲序列来抵消这种情况。

功能和元图象

化学交换饱和转移(CEST)和超极化碳-13核磁共振等技术,可以对局部pH值进行非侵入性检测,或进行新陈代谢改变,表明植入物周围有感染或慢性炎症。

最后,磁共振成像是植入后评估的强大和扩展的工具,它能够提供高孔,三维的图像,而无需电离辐射,可以让临床医生能够对植入完整性进行监测,检测并发症,并有把握地指导患者的管理。 随着人工减量方法的改进,核磁共振兼容性更加普及,人工智能进入临床实践,核磁共振在植入监测中的作用将继续增强,最终可以提高医学植入患者的安全和生活质量.