ITI种植体在3.0T MRI检查中的伪影影响

王成洁，武丽春，康华，林庆

1.中国医学科学院 北京协和医院 口腔科，北京 100005；2.北京中医药大学东直门医院 放射科 核磁共振室，北京 100700；3.北京市丰台区西罗园社区卫生服务中心，北京 100077

0 前言

口腔种植修复体作为一个生物仿生器官应用于口腔修复领域，因具有损伤小、咀嚼效率高、使用舒适和良好的美学效果而受到广大医师和患者青睐。在众多的种植体类型中，瑞士的ITI种植体（为瑞士Schroeder和Sutter于1974年研制成的纯钛种植体，表面为等离子涂层，空管的管壁上有孔。）能形成牢固的骨结合和良好的软组织封闭而获得较高成功率，成为目前较主流的种植系统之一[1-2]。但是金属材料在MRI检查中的安全性和伪影影响一直倍受关注。尤其是随着磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技术的不断发展，3.0T超高场磁共振由于具有成像质量高、扫描速度快和功能成像手段强的优势，使其逐渐在临床上得到迅速的推广使用。Angela D. martin等学者已证实纯钛义耳种植体在MRI检查中安全性较好[3]，且有研究证实钛、纯金、银、银汞合金对MRI影响较小[4]。 ITI种植体植入颌骨后，在3.0T MR检查中是否形成伪影尚无报道。本文针对瑞士ITI种植体在3.0T MRI检查中的伪影影响展开研究。

1 材料与方法

1.1 材料

选取直径相同、长度不同的瑞士ITI种植体a、b两枚，种植体a：直径4.1 mm, 长度10 mm；种植体b：直径4.1 mm,长度14 mm。种植体材料为经机械加工的四级纯钛，采用螺纹设计和表面喷砂酸蚀处理。

1.2 方法

在1名32岁健康女性志愿者下颌骨双侧第一磨牙位置对应的皮肤上作标记，将a、b两枚种植体分别固定于皮肤表面，与标记重合。采用3T磁共振机（西门子 verio）, 以标准头线圈进行头部扫描，扫描条件：TSE-EPI序列，重复时间6600 ms，回波时间100 ms，视野240 mm ×240 mm，层厚410 mm，层间距0.15 mm，重建矩阵180×180。

2 结果

直径相同，长度不同的两枚ITI种植体贴在患者下颌骨皮肤表面进行3.0T磁共振检查时，志愿者无局部发热、受力等不适感觉。下颌骨皮肤表面两侧的种植体仍与标记重合，未见移位。从影像上看，a、b两枚种植体都能产生伪影，伪影形状为底朝金属侧、尖朝颅脑侧的三角形。直径相同、长度不同的a、b两枚ITI种植体在TSE/EPI序列下的成像和伪影，见图1。其对应的伪影面积分别为2.2 cm2和3.5 cm2。伪影影响的区域主要涉及种植体临近的同侧上颌窦、舌体、颌下腺、颞下窝、颅前窝区，相关区域部分图像扭曲变形，其中a种植体产生的伪影影响范围比b种植体小。

图1 ITI种植体在轴位TSE/EPI序列下的成像和伪影

3 讨论

核磁共振（MR）是将人体组织的生物氢质子群环绕在外加静磁场中发生的变化，测量人体组织的氢核密度，通过环绕在人体周围的接受圈接收后产生感应电流，将该电流放大并转换成数字信号，经计算机处理信号后获得特定组织的磁共振图像[5]。MRI对人体没有损伤，它不仅能提供组织精细的解剖影像，而且能对病变组织进行精确的定位，该技术成为临床诊断颅脑、脊髓、心脏、关节等脏器病变的重要手段[6-10]。尤其是随着3.0T MR技术在成相质量、扫描速度等方面体现出的优势，3.0T MRI在临床逐渐普及运用。但是3.0T MR的超高场强也带来了新的问题，如果患者体内植入金属修复体，其产生的伪影会加重对图像质量的影响，给临床诊断带来困难[11]。另外，体内植入的金属在MRI检查过程中是否引起发热、移位等安全问题也倍受关注。在日常的口腔科临床工作中，用金属材料修复牙列缺损、牙列缺失、颌面部缺损的方法由来已久。在行MRI检查前，口腔医师常常需要拆除患者口内的金属修复体。但是对于行种植体修复的患者，价格昂贵、修复手段复杂、拆除困难且创伤大，会给患者造成较大的精神负担和经济损失。近年来，国内外研究已证实，产生伪影的大小与金属物质的磁化率以及磁场强度有关。磁化率越大，磁场强度越强，产生的伪影就越大[12-13]。所有的金属物体根据其在磁场中可磁化率不同分为铁磁性物质（如镍、钴、铬和合金材料）和非铁磁性物质（如金、银、铜、钛等）。铁磁性物质的磁化率较大，进入磁场以后，使磁力线高度集中于该物质，严重破坏了主磁场的均匀性，导致MR信号异常，图像严重变形，铁磁性物质周围组织呈现无信号，使其周围组织发生信号错位而变形；非铁磁性物质的磁化率小于铁磁性物质，进入磁场时，对主磁场均匀性无干扰，成像质量较好。

目前，临床上使用较多的种植体为瑞士ITI种植体，其材料为纯钛，其质量较轻、强度高、耐腐蚀性强、弹性模量接近人体骨组织，植入后与骨组织结合紧密，是理想的天然牙根替代材料[14-16]。临床上常根据缺牙部位、缺牙区骨量和咀嚼力等条件来选取匹配规格的种植体进行修复。纯钛属于非铁磁性材料，理论上对MRI影响较小。实验结果显示，贴在志愿者下颌骨皮肤表面的两枚种植体都能产生伪影，伪影范围仅限于于种植体周围区域，未及颅脑。并且伪影的面积大小与种植体的体积有关，同一直径下，长度较大的种植体增加了静磁场不均匀的区域，加大了修复体与人体组织之间的磁敏感性差异。同时，体积较大的金属修复体，参与失相位的质子数也会增加。二者的共同作用，导致体积大的金属产生的伪影更大这一结果[17]。与以往研究的结果相一致，纯钛制品植入人体后进行MRI检查时不会产热和移位，并且产生的伪影仅影响局部区域，可作为临床诊断的参考。

在MRI检查中产生伪影的大小除与植入人体金属材料、形状、体积、位置有关，还和采用的磁共振序列有关。3.0T MR的场强和金属的磁化率是固定的，为减小金属产生的伪影，可以通过调节磁共振序列进而调节MR 机组件工作顺序和持续时间, 可以得到不同速度、对比度的图像来实现。有学者证实，自旋回波（Dpin Echo，SE）序列和快速自旋回波（Turbo Spin Echo，TSE）比经典的梯度回波（Gradient Echo，GRE）序列产生伪影范围明显要小，这是因为SE序列有180°相位重聚脉冲，可在一定程度上补偿金属植体引起的局部磁场不均一性对图像质量产生的影响，其使磁场不均一性所导致的失相位在180°脉冲作用下发生相位重覆，从而减轻了金属伪影的产生，其中TSE 序列又比常规SE序列产生的伪影小[18-20]。

在MRI检查的实际工作中会遇到体内植入各种各样的金属材料的患者，对于植入心脏起搏器或血管支架等金属材料的患者是行MRI检查的绝对禁忌。但是口腔植入的ITI种植体是纯钛材料，不会产生发热、移位等现象，并且产生的伪影仅影响邻近局部图像。在临床工作中可以根据检查部位与种植体植入的数量、体积和位置关系决定是否确有必要拆除植入物，同时通过调节磁共振序列减少伪影以保证成像质量，尽量减少因拆除种植体而对患者造成的创伤和经济损失。

[1]Yasar Ozkan,Mutlu Ozcan,Yasemin Kulak-Ozkan,et al.Threeyear treatment outcomes with three brands of implants placed in the posterior maxilla and mandible of partially edentulous patients.[J].J Prosthet Dent,2007,(97):78-84.

[2]Curtis MB,Thomas G,Wilson J,et al.Minimum criteria for immediate provisionalization of single-tooth dental implants in extraction sites:a 1-year retrospective study of 100 consecutive cases[J].J Oral Maxillofac Surg,2011,(69):491-497.

[3]Martin AD,Driscoll CL,Wood CP,et al.Safety evaluation of titanium middle ear prostheses at 3.0 tesla[J].Otolaryngology-Head and Neck Surgery,2005,132(4):537-542.

[4]刘广顺,任庆云,李庆星,等.口腔固定修复金属材料对MRI影像的影响[J].实用口腔医学杂志,2010,26(2):265-267.

[5]Richard J Hodgson. The basic science of MRI[J].Orthopaedics and Trauma,2011,25(2):119-130.

[6]倪萍,陈自谦,张鲁闽,等.3T磁共振的特点及其质量控制策略[J].中国医疗设备,2009,24(12):121-124.

[7]尹建忠.3.0T高场磁共振设备的常见伪影:原理、表现与对策[J].磁共振成像,2010,1(4):291-294.

[8]Willinek WA,Schild HH.Clinical advantages of 3.0 T MRI over 1.5 T[J].European Journal of Radiology,2008,65(1):2-14.

[9]Masakatsu Tsurusakia,Richard CS,Kazuro Sugimurab,et al.Quantitative and qualitative comparison of 3.0 T and 1.5 T MR imaging of the liver in patients with diffuse parenchymal liver disease[J].European Journal of Radiology,2009,72(3):314-320.

[10]Juan Alvarez-Linera.3 T MRI:Advances in brain imaging[J].European Journal of Radiology,2008,67(3):415-426.

[11]解春,俞立英,林江,等.常用口腔金属修复材料在不同场强MRI上的伪影检测与比较[J].复旦学报(医学版),2007,34(6):915-917.

[12]刘海滨,张蔚.磁共振图像伪影的产生机理及其解决办法的研究[J].临床工程,2011,26(10):114-117.

[13]Starcuková J,Starcuk Z Jr,Hubálková H,et al.Magnetic susceptibility and electrical conductivity of metallic dental materials and their impact on MR imaging artifacts[J].Dental Materials,2008,24(6):715-723.

[14]Y Li,S Zou,J Hu,et al.The effect of hydrofluoric acid treatment on titanium implant osseointegration in ovariectomized rats[J].Biomaterials,2010,31(12):3266-3273.

[15]Balla VK,Bodhak S,Bose S,et al.Porous tantalum structures for bone implants:fabrication, mechanical and in vitro biological properties[J].Acta Biomaterialia,2010,6(8):3349-3359.

[16]A Fukuda,M Takemoto,T Nakamura,et al.Osteoinduction of porous Ti implants with a channel structure fabricated by selective laser melting[J].Acta Biomaterialia,2011,7(5):2327-2336.

[17]Thorsten Ernstberger,Gabert Heidrich,Gottfried Buchhorn.Postimplantation MRI with cylindric and cubic intervertebral test implants:evaluation of implant shape,material,and volume in MRI artifacting--an in vitro study[J].The Spine Journal,2007,7(3):353-359.

[18]刘娟,汪俊萍,李长福,等.比较MRI检查中不同口腔金属材料伪影的实验研究[J].现代口腔医学杂志,2008,22(6):641-643.

[19]严少文.减少金属修复体在磁共振成像中伪影的研究进展[J].国际口腔医学杂志,2008,35(6):712-714.

[20]江琴,傅柏平.口腔金属修复体对磁共振成像技术质量的影响[J].口腔医学,2008,28(8):437-439.