Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).
Цель: Выполнить количественную оценку результатов измерений рентгеновской плотности (РП) в модельной системе с металлоконструкцией
(эндопротез тазобедренного сустава), предложить методологию корректной оценки РП вблизи металлоконструкций.
Материал и методы: Исследование проводилось на фантоме (цилиндр из оргстекла, заполненный водой) с размещенным в центре эндопротезом
тазобедренного сустава и пробирками с гидрофосфатом калия. Измерения рентгеновской плотности в единицах Хаунсфилда (HU) выполнялись с помощью ROI
на разных уровнях и расстояниях от импланта (у пробирок, за пробирками, вдоль ножки имплантата). Использовались алгоритмы реконструкции
FBP, iDose, iMR, а также технология O-MAR для уменьшения артефактов от металлоконструкций.
Результаты: Отклонения РП составили от –1,2 до –2,1 HU без импланта, с максимальным
значением –11,9 HU. С имплантом на уровне шейки наблюдались значительные отклонения: от–79 до +401 HU.
Технология O-MAR снизила разброс с 458,2 до 142,7 (FBP) и с 442,1 до 147,6 (iMR)], но добавила вторичные артефакты на уровне шейки имплантата.
На уровне пробирок РП соответствовала значениям без имплантата (10–13 HU). В водной среде РП была близка к воде.
Измерения по замкнутому контуру вокруг ножки имплантата показали, что РП повышалась
вблизи металла, снижаясь до значений, близких к воде (HU=0) на 5 мм с OMAR и на 10 мм без применения O-MAR.
Заключение: Применение технологии O-MAR снижает разброс значений HU, но приводит к формированию вторичных артефактов в виде
дополнительных структур с повышенной или пониженной РП. Неискажённые значения РП при наличии имплантата удалось получить при измерении
по замкнутому контуру на удалении от шеечной части имплантата. При использовании O-MAR разброс РП в зоне измерения уменьшается.
Измерения вблизи ножки имплантата показали, что неискажённые средние значения РП можно получить на расстоянии 5 мм и более при применении алгоритма O-MAR.
Ключевые слова: компьютерная томография (КТ), артефакты от металла, фантомное исследование, имплантат тазобедренного сустава
Purpose: To perform a quantitative assessment of Xray density measurements in a model system with
a metal structure (hip joint endoprosthesis) and to propose a methodology for accurately evaluating X-ray density near metal constructions.
Material and methods: The study was conducted on a phantom consisting of a Plexiglas cylinder filled
with water, containing a hip prosthesis at its center and tubes filled with potassium hydrophosphate.
X-ray density (HU) measurements were performed using ROIs at various levels and distances from the
implant (near the tubes, behind the tubes, and along the implant stem). The study utilized FBP, iDose,
and iMR reconstruction algorithms, along with O-MAR to minimize artifacts.
Results: Without the implant, HU deviations were minimal (–1,2 to –2,1 HU), with a maximum of –11.9 HU. With the implant HU values varied
widely (–79 to +401), especially near the implant head.
The O-MAR reduced the variation Xray density [458,2 to 142,7 (FBP) and 442,1 to 147,6 (iMR)] but
added new secondary artifacts. At the test tubes level, the Х-ray density was consistent with values
without implant (10–13 HU). In the water environment, Х-ray density was close to water (–2 to 0 HU). X-ray density measurements near the implant
stem improved at distances of 5 mm or greater with O-MAR and at distances of 10 mm without O-MAR.
Conclusion: Metal implants cause significant artifacts in X-ray density measurements. While O-MAR
reduces these distortions, it may introduce new secondary artifacts with altered HU values. Accurate
measurements near the implant were achieved by sampling at a fixed distance from its surface, especially around the implant head.
Along the stem, reliable density values were obtained at >=5 mm from
the implant surface when using O-MAR.
Key words: computed tomography (CT), metal artifacts, phantom study, hip joint implant
DOI: 10.52775/1810-200X-2025-107-3-30-39