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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2019)

22. - 25.10.2019, Berlin

Software-basierte Reduktion von Metallartefakten am Beispiel von intraoperativen 3D-Bilddatensätzen mit Pedikelschrauben

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Maxim Privalov - BG Klinik Ludwigshafen, Ludwigshafen, Germany
  • Marcus Mohr - BG Klinik Ludwigshafen, Ludwigshafen, Germany
  • Karl Barth - Siemens Healthcare GmbH, Erlangen, Germany
  • Benedict Swartman - BG Unfallklinik Ludwigshafen, Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Ludwigshafen, Germany
  • Nils Beisemann - BG Unfallklinik Ludwigshafen, Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Ludwigshafen, Germany
  • Jochen Franke - BG Unfallklinik Ludwigshafen, Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Ludwigshafen, Germany
  • Paul A. Grützner - BG Klinik Ludwigshafen, Ludwigshafen, Germany
  • Sven Vetter - BG Klinik Ludwigshafen, Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Ludwigshafen, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2019). Berlin, 22.-25.10.2019. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2019. DocAB27-956

doi: 10.3205/19dkou153, urn:nbn:de:0183-19dkou1531

Veröffentlicht: 22. Oktober 2019

© 2019 Privalov et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die dorsale Instrumentierung der Wirbelsäule mittels Pedikelschrauben ist, insbesondere bei der Stabilisierung von Frakturen, heutzutage der Goldstandard. Um intraoperativ die Reposition und Implantatplatzierung beurteilen zu können, wird regelmäßig die intraoperativen 3D-Bildgebung angewendet. Aufgrund von Metallartefakten kann es jedoch zu einer deutlichen Einschränkung der Bildqualität und somit auch der Beurteilbarkeit der Schraubenplatzierung kommen.

Ziel dieser Untersuchung war es, am Beispiel von intraoperativen 3D-Bilddatensätzen mit Pedikelschrauben, zu evaluieren, ob eine software-basierte Artefaktreduktion möglich ist und ob diese zu einer Verbesserung der Bildqualität beitragen kann.

Methodik: Intraoperative 3D-Bilddatensätze eines mobilen C-Bogens und entsprechende postoperative Computertomographien von 49 mit Pedikelschrauben versorgten Patienten wurden retrospektiv ausgewertet. Die intraoperative Bildqualität wurde anhand einer definierten axialen Ebene, mit und ohne Einsatz der Artefaktreduktionssoftware, untersucht und mit den entsprechenden CT-Aufnahmen verglichen. Der Durchmesser der Pedikelschrauben wurde an der Stelle mit der größten Ausdehnung gemessen und dann mit dem tatsächlichen Wert aus dem OP-Protokoll verglichen. Eine hohe Abweichung des Durchmessers wurde hierbei als Indikator für eine schlechte Bildqualität angesehen, da relevante anatomische Strukturen durch den Überstrahlungseffekt nicht mehr ausreichend beurteilt werden können.

Die software-basierte Artefaktreduktion erfolgte mit MAR (Metal Artifact Reduction), MAR-2 (Metal Artifact Reduction 2) und SL (Shepp & Logan), jeweils mit und ohne den Einsatz von IRIS (Interactive Reconstruction in Image Space). Zur Prüfung der statistischen Signifikanz wurde der Wilcoxon-Test für verbundene Stichproben verwendet.

Ergebnisse: 229 Pedikelschrauben wurden im Rahmen dieser Studie untersucht. Insgesamt zeigt sich, dass die Bildqualität im Bereich der HWS am besten und auf Höhe der BWS am schlechtesten ist. Die Artefaktreduktion führte im Fall von MAR und MAR-2 zu einer signifikanten Verringerung der Überstrahlung (p < 0,01). SL konnte, sowohl alleine (p = 0,988) als auch in Kombination mit IRIS (p = 0,08) keine signifikante Verbesserung der Bildqualität erreichen. Das Hinzuschalten von IRIS bei MAR-2 führte sogar zu einer Verstärkung der Artefakte. Insgesamt zeigte jedoch die CT die geringste Abweichung von dem tatsächlichen Schraubendurchmesser.

Schlussfolgerung: Zusammenfassend zeigte sich, dass die software-basierte Artefaktreduktion anhand von intraoperativen 3D-Bilddatensätzen, am Beispiel der dorsalen Instrumentierung der Wirbelsäule, möglich ist und eine Verbesserung der Bildqualität erreicht werden kann. Die Bildqualität einer CT kann, trotz Artefaktreduktion, jedoch nicht durch einen 3D C-Bogen erreicht werden.