不同材料烤瓷冠與金屬冠磁共振成像偽影的比較

秦琨　張東坡

1.北京市垂楊柳醫(yī)院口腔科　北京 100022；2.北京市垂楊柳醫(yī)院放射科　北京 100022

·論著·

不同材料烤瓷冠與金屬冠磁共振成像偽影的比較

秦琨1張東坡2

1.北京市垂楊柳醫(yī)院口腔科北京 100022；2.北京市垂楊柳醫(yī)院放射科北京 100022

目的分析不同材料烤瓷冠和鑄造冠在磁共振成像（MRI）圖像上產(chǎn)生偽影的大小。方法在臨床隨機(jī)選取的右側(cè)上頜第二磨牙模型制作鈷鉻烤瓷冠、鈷鉻金屬冠、鎳鉻烤瓷冠、鎳鉻金屬冠各一個(gè)，并以丙烯酸樹脂冠作為對照，采用1.5 T MRI掃描儀對5個(gè)牙冠進(jìn)行掃描，觀察不同材料牙冠成像偽影的大小。結(jié)果同一序列中不同材料試件所產(chǎn)生偽影面積的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，不同材料試件兩兩比較，其差異也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。鈷鉻金屬冠產(chǎn)生的偽影面積最大，鎳鉻烤瓷冠產(chǎn)生的偽影面積最小。結(jié)論4種牙冠對MRI的影響不同，口腔金屬修復(fù)體產(chǎn)生的偽影與材料類型密切相關(guān)。

磁共振成像；偽影；鎳鉻合金；鈷鉻合金

［Abstract］ObjectiveThis study aimed to investigate the artifacts of different porcelain-fused-to-metal crowns and metal crowns on magnetic resonance imaging（MRI）. MethodsOne Co-Cr porcelain crown，one Co-Cr metal crown，one Ni-Cr porcelain crown，and one Ni-Cr metal crown were placed in a cylindrical plastic vessel filled with distilled water. An arcrylic resin crown was used as control and then scanned using roution head sequence，including FRFSET2WI，GRET2*WI，and T1FLAIR，on a 1.5 T scanner. The MRI artifact areas of different porcelain-fused-to-metal crowns and metal crowns were calculated and analyzed with variance test. ResultsANOVA of factorial design indicated significant differences among the crowns. Co-Cr metal crown produced the largest artifact，whereas Ni-Cr porcelain crown produced the least. ConclusionVarious crowns differently affected MRI images. The artifacts produced by the crownswere closely related to the type of material.

［Key words］magnetic resonance imaging；artifact；Ni-Co alloy；Co-Cr alloy

烤瓷冠和金屬冠是在口腔修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛的一類修復(fù)體。佩戴烤瓷冠和金屬冠的患者在進(jìn)行磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）檢查時(shí)會(huì)產(chǎn)生金屬偽影。以往的研究表明金合金修復(fù)體產(chǎn)生的偽影極小，不影響臨床診斷［1-2］；但是金合金修復(fù)體因?yàn)閮r(jià)格較高，臨床使用有一定的局限性，而在臨床上應(yīng)用更為廣泛的鎳鉻合金修復(fù)體和鈷鉻合金修復(fù)體在MRI檢查時(shí)會(huì)產(chǎn)生大面積偽影［2］。對于鎳鉻合金和鈷鉻合金修復(fù)體產(chǎn)生偽影大小的報(bào)道并不一致。另外，對于相同形狀、體積的烤瓷冠和金屬冠產(chǎn)生的偽影大小是否有差別，報(bào)道很少。

1　材料和方法

1.1材料

隨機(jī)選取臨床牙體預(yù)備后的右側(cè)上頜第二磨牙模型，由同一技工制作鎳鉻合金烤瓷冠、鎳鉻合金金屬冠、鈷鉻合金烤瓷冠、鈷鉻合金金屬冠（各金屬成分及生產(chǎn)廠家見表1）各一個(gè)，對照材料為丙烯酸樹脂臨時(shí)冠材料。瓷粉：Vita 3D瓷粉。所做5個(gè)牙冠用卡尺測量，各面厚度均一致：頰面1.0 mm、舌面1.0 mm、面窩1.0 mm、牙尖1.5 mm。在直徑20 cm、高50 cm的圓形塑料容器的底部中央放置一個(gè)高度為10 cm的定位柱以放置試件。在進(jìn)行MRI時(shí)，5個(gè)試樣被固定于定位柱上，在圓形塑料容器中充滿蒸餾水并保證其內(nèi)沒有任何氣泡。由于MRI具有高對比度成像的特點(diǎn)，所以檢查時(shí)樣本需要借助一定的成像背景，類似于磁共振儀測試用水模的圓柱形水模可以進(jìn)行比較，提供實(shí)驗(yàn)樣本良好的成像背景，掃描得到的MRI圖像對比清晰，不受其他影像的干擾［3］。

1.2MRI檢查

MRI檢查設(shè)備為1.5 T GE磁共振裝置，采用8通道頭線圈。先將盛有蒸餾水的圓形塑料容器置于頭線圈中心，在未放入試件前先對盛有蒸餾水的圓形塑料容器進(jìn)行掃描以作參照，然后將試件放入容器中進(jìn)行3種序列掃描。各掃描序列成像參數(shù)見表2。

表1　實(shí)驗(yàn)用合金材料的成分及生產(chǎn)商Tab1　Characteristics and manufacturers of sample materials

表2　實(shí)驗(yàn)用 1.5 T MRI 序列和參數(shù)Tab2　1.5 T MRI sequences and parameters

每一模型在每種序列中投照1次，使用PACS （picture archiving and comuniations system）中的附帶軟件測量中央層面的偽影面積，測3次取其平均值作為最后的偽影面積大小，用于統(tǒng)計(jì)分析。

1.3統(tǒng)計(jì)方法

應(yīng)用SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多個(gè)樣本均數(shù)比較采用單因素方差分析，均數(shù)間兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

3種序列下不同材料產(chǎn)生的偽影面積見圖1、表3。

圖1　各牙冠在不同序列中產(chǎn)生的偽影圖示Fig1　Artifacts caused by different crowns on different sequences

方差分析結(jié)果顯示：同一序列中不同材料試件所產(chǎn)生偽影面積的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05） ，鎳鉻金屬冠、鎳鉻烤瓷冠、鈷鉻金屬冠、鈷鉻烤瓷冠兩兩比較，其差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。3種序列下，偽影面積大小均表現(xiàn)出鈷鉻金屬冠＞鎳鉻金屬冠＞鈷鉻烤瓷冠＞鎳鉻烤瓷冠。

表3　3種序列下不同牙冠產(chǎn)生的偽影面積比較Tab3　Comparison of artifact areas caused by different crowns in three sequences

3　討論

MRI圖像中金屬偽影的產(chǎn)生是由人體組織和金屬植體的磁化率存在很大差異所致［4-5］，磁化率差異越大，圖像上的金屬偽影也越明顯［6］。金屬根據(jù)磁化特性的不同可以分為順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)和鐵磁質(zhì)。順磁質(zhì)的金屬磁化較小且磁化方向和外加磁場的方向相同；抗磁質(zhì)的金屬磁化較小且磁化方向和外加磁場的方向相反；鐵磁質(zhì)的金屬磁性較高，在MRI成像時(shí)可以產(chǎn)生較為嚴(yán)重的金屬偽影。鈷、鎳和鐵等屬于這一類金屬［7-8］。

以往的研究也表明：在MRI掃描時(shí)，牙科鈷鉻和鎳鉻合金都會(huì)產(chǎn)生重度偽影，但是有關(guān)鈷鉻和鎳鉻合金產(chǎn)生偽影面積大小的報(bào)道卻不太一致。黃海蓉等［9］研究了鈷鉻、鎳鉻等6種材料在MRI掃描時(shí)產(chǎn)生的偽影，結(jié)果表明：鈷鉻合金的偽影在測試材料中最大。關(guān)小菊等［10］的研究表明：鈷鉻合金烤瓷冠較鎳鉻合金等其他5種材料產(chǎn)生的偽影明顯偏高。戴永雨等［11］比較研究了不銹鋼全冠、醫(yī)用不銹鋼絲、鈷鉻合金和鎳鉻合金等10種金屬材料，結(jié)果表明：這10種材料對MRI成像均有不同程度的影響，以鎳鉻合金對MRI影像的干擾最為嚴(yán)重，使圖像嚴(yán)重變形，鈷鉻合金致圖像中度變形。本研究顯示：相同外形、大小的鈷鉻金屬冠和鎳鉻金屬冠相比較，鈷鉻金屬冠產(chǎn)生的偽影面積大；鈷鉻烤瓷冠和鎳鉻烤瓷冠相比較，鈷鉻烤瓷冠產(chǎn)生的偽影面積大。4種牙冠在同一序列下產(chǎn)生偽影面積大小順序如下：鈷鉻金屬冠＞鎳鉻金屬冠＞鈷鉻烤瓷冠＞鎳鉻烤瓷冠。

以上研究及本實(shí)驗(yàn)所用掃描儀都是1.5 T核磁（GE公司或西門子公司），使用的掃描序列都是頭頸部檢查中常用的掃描序列，是體外實(shí)驗(yàn)，掃描背景為水或瓊脂，在實(shí)驗(yàn)條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異應(yīng)該來自于材料本身。一般認(rèn)為，金屬材料產(chǎn)生偽影的嚴(yán)重程度同其鐵磁性（不帶電材料對別的同類材料具有強(qiáng)吸引力的現(xiàn)象）大小關(guān)系密切［5］。此外，將順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的金屬混合使用，能最大限度地減少甚至不產(chǎn)生偽影。順磁性金屬中磁敏感性最強(qiáng)的是鈀，在加入銦和銻等抗磁質(zhì)后對該鈀合金體進(jìn)行MRI成像，通過象素分析后發(fā)現(xiàn)：包含該合金的圖像基本沒有偽影產(chǎn)生［1］。本實(shí)驗(yàn)及文中所提及的研究中，材料主要成分鎳、鈷等含量的差異，以及材料中是否含有抗磁質(zhì)的金屬，可能對偽影范圍的大小起主要作用。以往的報(bào)道中有的文章對所使用材料成分的描述不詳細(xì)，并且包括本文在內(nèi)的研究都沒有關(guān)于金屬材料的象素分析。不過一種材料的導(dǎo)磁性不能從其組成成分來簡單推測。比如在純鈦金屬中，加入少許順磁質(zhì)乃至強(qiáng)磁質(zhì)，不僅不會(huì)改變物質(zhì)的導(dǎo)磁性，反而會(huì)增加耐受力，不易受磁場吸引，這不能僅根據(jù)某種合金材料的成分就輕易推測出其對MRI的影響。所以這是本文的不足之處，在今后的研究中還需要進(jìn)一步的完善。

此外，還需考慮的一個(gè)因素是試樣的體積和幾何外形。MRI偽影的大小與金屬修復(fù)體的體積大小呈正相關(guān)。相同材料的金屬修復(fù)體，體積加大，參與失相位的質(zhì)子數(shù)也會(huì)增加；同時(shí)，靜磁場不均勻的區(qū)域也增加，因此體積大的修復(fù)體產(chǎn)生的偽影必然大。同種金屬在體積一定的情況下，幾何外形的不同對偽影大小也有影響。以往研究中，試樣的體積和幾何外形不盡相同，有牙冠外形的，也有制作金屬模塊的。試樣體積和幾何外形的不同，也可能是造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異的另一個(gè)原因。在臨床工作中，還需要考慮到金屬修復(fù)體的數(shù)量。金屬修復(fù)體的數(shù)量越多，在MRI掃描時(shí)產(chǎn)生的偽影面積也越大。

最后，有文獻(xiàn)顯示：實(shí)驗(yàn)中一般采用牙科修復(fù)體冠、金屬模塊、金屬夾具和金屬微粒等幾類樣本，根據(jù)所需研究目的不同，來選擇樣本的形式，金屬模塊經(jīng)過一次或多次鑄造，其金相會(huì)發(fā)生改變、鑄造前、后產(chǎn)生的MRI偽影可能會(huì)不同。研究顯示：即使預(yù)備產(chǎn)生的金屬碎屑，也會(huì)使MRI圖像產(chǎn)生金屬偽影，因?yàn)閭溲罆r(shí)車針產(chǎn)生的金屬碎屑大部分成分為鐵元素，而鐵元素作為鐵磁性物質(zhì)，在MRI中容易導(dǎo)致圖像失真。結(jié)合本文考慮，試樣制備過程、鑄造過程的差異，以及試樣在拋光時(shí)使用車針的不同，可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果有差異的又一個(gè)原因。

對于鈷鉻烤瓷冠的偽影小于鈷鉻金屬冠，鎳鉻烤瓷冠產(chǎn)生的偽影小于鎳鉻金屬冠的原因分析如下。1）材料的體積和大小影響偽影大小。實(shí)驗(yàn)中，烤瓷冠烤瓷磁層的厚度加上金屬層的厚度等于金屬冠的厚度，所以烤瓷冠中金屬的體積小于金屬冠的體積，應(yīng)該是烤瓷冠偽影小于金屬冠偽影的一個(gè)原因。2）烤瓷冠的瓷層是否會(huì)對偽影面積的減小有一定的作用。

需要指出，本文中使用的是1.5 T的磁場，而超高磁場比如3.0 T的磁場，因?yàn)榫哂懈咝旁氡龋上褓|(zhì)量高，掃描速度快以及功能成像手段強(qiáng)的優(yōu)勢，臨床應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。理論上講，相同材料在高磁場強(qiáng)度形成的偽影大于低磁場形成的偽影。高磁場強(qiáng)度也會(huì)加劇金屬植入物產(chǎn)生的偽影對圖像質(zhì)量的影響。所以，在今后的工作中應(yīng)該進(jìn)一步研究口腔金屬修復(fù)體在高磁場強(qiáng)度掃描時(shí)產(chǎn)生偽影的情況以及和低磁場強(qiáng)度掃描的對比。

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（本文編輯王姝）

Comparison of artifacts on magnetic resonance imaging caused by different porcelain-fused-to-metal crowns and metal crowns

Qin Kun1，Zhang Dongpo2. （1. Dept. of Stomatology，Beijing Chuiyangliu Hospital，Beijing 100022，China；2. Dept. of Radiology，Beijing Chuiyangliu Hospital，Beijing 100022，China）

R 783.1

A

10.7518/gjkq.2016.05.004

2015-12-15；［修回日期］2016-02-02

秦琨，主治醫(yī)師，碩士，Email：qinkun2004@163.com

張東坡，副主任醫(yī)師，碩士，Email：zdp@live.cn