不同材料烤瓷冠与金属冠磁共振成像伪影的比较

秦琨　张东坡

1.北京市垂杨柳医院口腔科　北京 100022；2.北京市垂杨柳医院放射科　北京 100022

·论著·

不同材料烤瓷冠与金属冠磁共振成像伪影的比较

秦琨1张东坡2

1.北京市垂杨柳医院口腔科北京 100022；2.北京市垂杨柳医院放射科北京 100022

目的分析不同材料烤瓷冠和铸造冠在磁共振成像（MRI）图像上产生伪影的大小。方法在临床随机选取的右侧上颌第二磨牙模型制作钴铬烤瓷冠、钴铬金属冠、镍铬烤瓷冠、镍铬金属冠各一个，并以丙烯酸树脂冠作为对照，采用1.5 T MRI扫描仪对5个牙冠进行扫描，观察不同材料牙冠成像伪影的大小。结果同一序列中不同材料试件所产生伪影面积的差异均有统计学意义，不同材料试件两两比较，其差异也有统计学意义。钴铬金属冠产生的伪影面积最大，镍铬烤瓷冠产生的伪影面积最小。结论4种牙冠对MRI的影响不同，口腔金属修复体产生的伪影与材料类型密切相关。

磁共振成像；伪影；镍铬合金；钴铬合金

［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

烤瓷冠和金属冠是在口腔修复领域应用十分广泛的一类修复体。佩戴烤瓷冠和金属冠的患者在进行磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）检查时会产生金属伪影。以往的研究表明金合金修复体产生的伪影极小，不影响临床诊断［1-2］；但是金合金修复体因为价格较高，临床使用有一定的局限性，而在临床上应用更为广泛的镍铬合金修复体和钴铬合金修复体在MRI检查时会产生大面积伪影［2］。对于镍铬合金和钴铬合金修复体产生伪影大小的报道并不一致。另外，对于相同形状、体积的烤瓷冠和金属冠产生的伪影大小是否有差别，报道很少。

1　材料和方法

1.1材料

随机选取临床牙体预备后的右侧上颌第二磨牙模型，由同一技工制作镍铬合金烤瓷冠、镍铬合金金属冠、钴铬合金烤瓷冠、钴铬合金金属冠（各金属成分及生产厂家见表1）各一个，对照材料为丙烯酸树脂临时冠材料。瓷粉：Vita 3D瓷粉。所做5个牙冠用卡尺测量，各面厚度均一致：颊面1.0 mm、舌面1.0 mm、面窝1.0 mm、牙尖1.5 mm。在直径20 cm、高50 cm的圆形塑料容器的底部中央放置一个高度为10 cm的定位柱以放置试件。在进行MRI时，5个试样被固定于定位柱上，在圆形塑料容器中充满蒸馏水并保证其内没有任何气泡。由于MRI具有高对比度成像的特点，所以检查时样本需要借助一定的成像背景，类似于磁共振仪测试用水模的圆柱形水模可以进行比较，提供实验样本良好的成像背景，扫描得到的MRI图像对比清晰，不受其他影像的干扰［3］。

1.2MRI检查

MRI检查设备为1.5 T GE磁共振装置，采用8通道头线圈。先将盛有蒸馏水的圆形塑料容器置于头线圈中心，在未放入试件前先对盛有蒸馏水的圆形塑料容器进行扫描以作参照，然后将试件放入容器中进行3种序列扫描。各扫描序列成像参数见表2。

表1　实验用合金材料的成分及生产商Tab1　Characteristics and manufacturers of sample materials

表2　实验用 1.5 T MRI 序列和参数Tab2　1.5 T MRI sequences and parameters

每一模型在每种序列中投照1次，使用PACS （picture archiving and comuniations system）中的附带软件测量中央层面的伪影面积，测3次取其平均值作为最后的伪影面积大小，用于统计分析。

1.3统计方法

应用SPSS 11.0统计软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差表示，多个样本均数比较采用单因素方差分析，均数间两两比较采用LSD-t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

3种序列下不同材料产生的伪影面积见图1、表3。

图1　各牙冠在不同序列中产生的伪影图示Fig1　Artifacts caused by different crowns on different sequences

方差分析结果显示：同一序列中不同材料试件所产生伪影面积的差异均有统计学意义（P＜ 0.05） ，镍铬金属冠、镍铬烤瓷冠、钴铬金属冠、钴铬烤瓷冠两两比较，其差异均有统计学意义（P＜0.05）。3种序列下，伪影面积大小均表现出钴铬金属冠＞镍铬金属冠＞钴铬烤瓷冠＞镍铬烤瓷冠。

表3　3种序列下不同牙冠产生的伪影面积比较Tab3　Comparison of artifact areas caused by different crowns in three sequences

3　讨论

MRI图像中金属伪影的产生是由人体组织和金属植体的磁化率存在很大差异所致［4-5］，磁化率差异越大，图像上的金属伪影也越明显［6］。金属根据磁化特性的不同可以分为顺磁质、抗磁质和铁磁质。顺磁质的金属磁化较小且磁化方向和外加磁场的方向相同；抗磁质的金属磁化较小且磁化方向和外加磁场的方向相反；铁磁质的金属磁性较高，在MRI成像时可以产生较为严重的金属伪影。钴、镍和铁等属于这一类金属［7-8］。

以往的研究也表明：在MRI扫描时，牙科钴铬和镍铬合金都会产生重度伪影，但是有关钴铬和镍铬合金产生伪影面积大小的报道却不太一致。黄海蓉等［9］研究了钴铬、镍铬等6种材料在MRI扫描时产生的伪影，结果表明：钴铬合金的伪影在测试材料中最大。关小菊等［10］的研究表明：钴铬合金烤瓷冠较镍铬合金等其他5种材料产生的伪影明显偏高。戴永雨等［11］比较研究了不锈钢全冠、医用不锈钢丝、钴铬合金和镍铬合金等10种金属材料，结果表明：这10种材料对MRI成像均有不同程度的影响，以镍铬合金对MRI影像的干扰最为严重，使图像严重变形，钴铬合金致图像中度变形。本研究显示：相同外形、大小的钴铬金属冠和镍铬金属冠相比较，钴铬金属冠产生的伪影面积大；钴铬烤瓷冠和镍铬烤瓷冠相比较，钴铬烤瓷冠产生的伪影面积大。4种牙冠在同一序列下产生伪影面积大小顺序如下：钴铬金属冠＞镍铬金属冠＞钴铬烤瓷冠＞镍铬烤瓷冠。

以上研究及本实验所用扫描仪都是1.5 T核磁（GE公司或西门子公司），使用的扫描序列都是头颈部检查中常用的扫描序列，是体外实验，扫描背景为水或琼脂，在实验条件相同的情况下，实验结果的差异应该来自于材料本身。一般认为，金属材料产生伪影的严重程度同其铁磁性（不带电材料对别的同类材料具有强吸引力的现象）大小关系密切［5］。此外，将顺磁质和抗磁质的金属混合使用，能最大限度地减少甚至不产生伪影。顺磁性金属中磁敏感性最强的是钯，在加入铟和锑等抗磁质后对该钯合金体进行MRI成像，通过象素分析后发现：包含该合金的图像基本没有伪影产生［1］。本实验及文中所提及的研究中，材料主要成分镍、钴等含量的差异，以及材料中是否含有抗磁质的金属，可能对伪影范围的大小起主要作用。以往的报道中有的文章对所使用材料成分的描述不详细，并且包括本文在内的研究都没有关于金属材料的象素分析。不过一种材料的导磁性不能从其组成成分来简单推测。比如在纯钛金属中，加入少许顺磁质乃至强磁质，不仅不会改变物质的导磁性，反而会增加耐受力，不易受磁场吸引，这不能仅根据某种合金材料的成分就轻易推测出其对MRI的影响。所以这是本文的不足之处，在今后的研究中还需要进一步的完善。

此外，还需考虑的一个因素是试样的体积和几何外形。MRI伪影的大小与金属修复体的体积大小呈正相关。相同材料的金属修复体，体积加大，参与失相位的质子数也会增加；同时，静磁场不均匀的区域也增加，因此体积大的修复体产生的伪影必然大。同种金属在体积一定的情况下，几何外形的不同对伪影大小也有影响。以往研究中，试样的体积和几何外形不尽相同，有牙冠外形的，也有制作金属模块的。试样体积和几何外形的不同，也可能是造成实验结果差异的另一个原因。在临床工作中，还需要考虑到金属修复体的数量。金属修复体的数量越多，在MRI扫描时产生的伪影面积也越大。

最后，有文献显示：实验中一般采用牙科修复体冠、金属模块、金属夹具和金属微粒等几类样本，根据所需研究目的不同，来选择样本的形式，金属模块经过一次或多次铸造，其金相会发生改变、铸造前、后产生的MRI伪影可能会不同。研究显示：即使预备产生的金属碎屑，也会使MRI图像产生金属伪影，因为备牙时车针产生的金属碎屑大部分成分为铁元素，而铁元素作为铁磁性物质，在MRI中容易导致图像失真。结合本文考虑，试样制备过程、铸造过程的差异，以及试样在抛光时使用车针的不同，可能是实验结果有差异的又一个原因。

对于钴铬烤瓷冠的伪影小于钴铬金属冠，镍铬烤瓷冠产生的伪影小于镍铬金属冠的原因分析如下。1）材料的体积和大小影响伪影大小。实验中，烤瓷冠烤瓷磁层的厚度加上金属层的厚度等于金属冠的厚度，所以烤瓷冠中金属的体积小于金属冠的体积，应该是烤瓷冠伪影小于金属冠伪影的一个原因。2）烤瓷冠的瓷层是否会对伪影面积的减小有一定的作用。

需要指出，本文中使用的是1.5 T的磁场，而超高磁场比如3.0 T的磁场，因为具有高信噪比，成像质量高，扫描速度快以及功能成像手段强的优势，临床应用将会更加广泛。理论上讲，相同材料在高磁场强度形成的伪影大于低磁场形成的伪影。高磁场强度也会加剧金属植入物产生的伪影对图像质量的影响。所以，在今后的工作中应该进一步研究口腔金属修复体在高磁场强度扫描时产生伪影的情况以及和低磁场强度扫描的对比。

［1］Shafiei F，Honda E，Takahashi H，et al. Artifacts from dental casting alloys in magnetic resonance imaging［J］. J Dent Res，2003，82（8）：602-606.

［2］Eggers G，Rieker M，Kress B，et al. Artefacts in magnetic resonance imaging caused by dental material ［J］. MAGMA，2005，18（2）：103-111.

［3］胡艳艳，魏斌. 固定修复体引起磁共振伪影的研究进展［J］. 上海口腔医学，2008，17（4）：441-443. Hu YY，Wei B. Research progress of the MRI artifacts produced by fixed partial dentures［J］. Shanghai J Stomatol，2008，17（4）：441-443.

［4］Viano AM，Gronemeyer SA，Haliloglu M，et al. Improved MR imaging for patients with metallic implants［J］. Magn Reson Imaging，2000，18（3）：287-295.

［5］Thomsen M，Schneider U，Breusch SJ，et al. Artefacts and ferromagnetism dependent on different metal alloys in magnetic resonance imaging. An experimental study［J］. Orthopade，2001，30（8）：540-544.

［6］Fache JS，Price C，Hawbolt EB，et al. MR imaging artifacts produced by dental materials［J］. AJNR Am J Neuroradiol，1987，8（5）：837-840.

［7］Behr M，Fellner C，Bayreuther G，et al. MR-imaging of the TMJ： artefacts caused by dental alloys［J］. Eur J Prosthodont Restor Dent，1996，4（3）：111-115.

［8］Suh JS，Jeong EK，Shin KH，et al. Minimizing artifacts caused by metallic implants at MR imaging：experimental and clinical studies［J］. AJR Am J Roentgenol，1998，171（5）：1207-1213.

［9］黄海蓉，李蓉，郦妙尔，等. 钴铬合金磁共振成像伪影范围的研究［J］. 口腔医学研究，2011，27（9）：778-780. Huang HR，Li R，Li ME，et al. Studies on range of artifacts from CoCr alloy in magnetic resonance imaging［J］. J Oral Sci Res，2011，27（9）：778-780.

［10］关小菊，刘娟，李长福. 口腔不同材料烤瓷冠磁共振成像伪影的实验研究［J］. 中华老年口腔医学杂志，2010，8（2）：107-109，123. Guan XJ，Liu J，Li CF. Experimental research of artifacts caused by different material PFM crown on MR images［J］. Chin J Geriatr Dentist，2010，8（2）：107-109，123.

［11］戴永雨，高培毅. 口腔金属材料对头部磁共振成像影响程度的探讨［J］. 现代口腔医学杂志，2002，16 （1）：24-25. Dai YY ，Gao PY. A preliminary study of the ghost with metal materials on MR imaging［J］. J Modern Stomatol，2002，16（1）：24-25.

（本文编辑王姝）

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，主治医师，硕士，Email：qinkun2004@163.com

张东坡，副主任医师，硕士，Email：zdp@live.cn