Zur Korrelation von magnetischer Permeabilität orthodontischer Attachments und Artefaktentstehung in anatomischen Strukturen der Kopf-Hals-Region bei verschiedenen Sequenzen im 1,5 und 3 Tesla MRT: eine Pilotstudie

Abstract

Einleitung: Das Fehlen ausreichender Herstellerangaben zu magnetischen Eigenschaften orthodontischen Materials kann die Entscheidung erschweren, ob intraorales Material vor einer Magnetresonanztomographie (MRT) zur sicheren Darstellung der zu untersuchenden Strukturen entfernt werden muss. Wir prüften anhand einer Umfrage die Relevanz dieser Problematik im radiologischen Alltag und untersuchten, ob die auf metallischen Apparaturen gemessene relative magnetische Permeabilität (µr) ein geeigneter Prädiktor für die Artefaktausdehnung im MRT sein kann. Methodik: Der insgesamt 19 Fragen zu den vier Themenkomplexen Berufserfahrung, klinische Handhabung solcher Fälle, Risikoabschätzung und Informations- bzw. Fortbildungssituation enthaltende Fragebogen wurde elektronisch und durch Veröffentlichung im Mitteilungsblatt des Radiologischen Berufsverbandes an ca. 2000 Radiologen gesandt. Für eine klinisch retrospektive Pilotstudie zur Korrelation von magnetischer Permeabilität und Diagnostizierbarkeit von MR-Bildgebungen bei intraoral fixierten orthodontischen Apparaturen konnten 22 von 128 betroffenen Patientenfällen einer Radiologischen Universitätsklinik aus den Jahren 2014 bis 2016 ausgewertet werden. Mit Unterstützung der jeweiligen behandelnden Kieferorthopäden wurden die verwendeten Produkte recherchiert und deren Hersteller um Auskunft bzw. baugleiche Probekörper gebeten, zur Permeabilitätsbestimmung. Für die Standardisierung der Artefaktausdehnung wurden 30 anatomische Strukturen der Kopf-Hals-Region ausgewählt und deren Diagnostizierbarkeit in den jeweiligen MR-Sequenzen ausgewertet und in Relation zur Permeabilität gestellt Ergebnisse: Unsere Umfrage zeigte eindeutig, dass die hier untersuchte Problematik im radiologischen Alltag eine Rolle spielt. Die Mehrzahl der Umfrageteilnehmer beklagt die oft fehlenden Informationen der Hersteller oder anderer Quellen, sodass sich ein Informations-, und Weiterbildungsbedarf ergibt. Wir konnten in unserer Pilotstudie zeigen, dass die Permeabilität nur in Bezug auf die konkret akquirierten Sequenzen ein Prädiktor der Diagnostizierbarkeit ist. Anhand der gemessenen Permeabilität kann dann mithilfe eines Schalenmodells die Artefaktausdehnung von der Mundhöhle ausgehend abgeschätzt werden. Bei µr-Werten nahe 1,001 ist unabhängig von der jeweiligen Sequenz nur mit minimalen Artefakten in der unmittelbaren Umgebung solcher Objekte zu rechnen. Die hier gewonnenen Erkenntnisse können Grundlage für eine pros-pektive Studie sein, bei der die Permeabilität direkt intraoral messbar wäre. Bei einer hohen Fallzahl der verschiedenen Sequenzen kann die Korrelation zwischen der Höhe von µr und der Diagnostizierbarkeit verschiedenster Strukturen der Kopf-Hals-Region deutlich differenzierter dargestellt werden. Schlussfolgerung: Die direkte intraorale Permeabilitätsmessung kann in Zukunft dem behandelnden Radiologen bereits vor einer MR-Bildgebung valide Hinweise auf die zu erwartende Ausdehnung von Artefakten um intraorale Metallobjekte bei verschiedenen MR-Sequenzen geben.

Due to a lack of information from the manufacturers of metallic orthodontic material it is very difficult to decide whether the material must be removed prior to mri examination to avoid artifacts. We investigated to which extend magnetic permeability can predict size of artifact. We also wanted to know how important this issue is among radiologists and how it is handled. Methods: Our project started with a survey including 19 questions among radiologists concerning “metals of the head and neck region and mri examination”. Main topics were work experience, clinical procedure, estimated risk, level of knowledge and further education. The questionnaire was sent via email to approximately 2000 radiologists all over Germany. It was also published in a newsletter of the german association of radiology. We designed a clinical pilot study to measure the size of artifacts in mr scans around fixed intraoral orthodontic appliances. 30 anatomical structures were evaluated based to their artifact affection. We also considered different sequences. To determine a correlation to magnetic permeability we determined the magnetic permeability of the appliances. Therefore 22 clinical cases from the radiological department of the Charité-Universitätsmedizin-Berlin- Virchow Klinikum from 2014- 2016 were considered. With help from orthodontists, we could determine the intraoral material and after that measure permeability (μr). Results: As there is lack of information from the manufacturers or other sources concerning orthodontic material the topic is important for radiologists. Further education is also required. We were able to show in our pilot study that the permeability and artifact size correlate. Therefore, anatomical structures must be regarded due to their distance to the oral cavity. Different kind of sequences must also be considered. That means the measurement of the permeability can predict an estimated size of the artifact using our model. For μr = 1,001 expected artefacts are minimal. They affect structures directly next to the material in every sequence. In the future there can be created a prospective clinical study with many patients in order to measure permeability prior to mri. Conclusion: The directly intraoral performed measurement of permeability can help radiologists. It can give a hint of the expected artifact expansion around orthodontic appliances in mri.