Fat Suppression with Dixon Techniques in Musculoskeletal Magnetic Resonance Imaging: A Pictorial Review.

Dixon techniques are part of the methods used to suppress the signal of fat in MRI. They present many advantages compared with other fat suppression techniques including (1) the robustness of fat signal suppression, (2) the possibility to combine these techniques with all types of sequences (gradient echo, spin echo) and different weightings (T1-, T2-, proton density-, intermediate-weighted sequences), and (3) the availability of images both with and without fat suppression from one single acquisition. These advantages have opened many applications in musculoskeletal imaging. We first review the technical aspects of Dixon techniques including their advantages and disadvantages. We then illustrate their applications for the imaging of different body parts, as well as for tumors, neuromuscular disorders, and the imaging of metallic hardware.

Influence of process parameters on part quality and mechanical properties for DMLS and SLM with iron-based materials

Rapid manufacturing is an advanced manufacturing technology based on layer-by-layer manufacturing to produce a part. This paper presents experimental work carried out to investigate the effects of scan speed, layer thickness, and building direction on the following part features: dimensional error, surface roughness, and mechanical properties for DMLS with DS H20 powder and SLM with CL 20 powder (1.4404/AISI 316L). Findings were evaluated using ANOVA analysis. According to the experimental results, build direction has a significant effect on part quality, in terms of dimensional error and surface roughness. For the SLM process, the build direction has no influence on mechanical properties. Results of this research support industry estimating part quality and mechanical properties before the production of parts with additive manufacturing, using iron-based powders

Stability of nanoparticle agglomerates under mechanical stress and its effects on their release into the air

L'exposition professionnelle aux nanomatériaux manufacturés dans l'air présente des risques potentiels pour la santé des travailleurs dans les secteurs de la nanotechnologie. Il est important de comprendre les scénarios de libération des aérosols de nanoparticules dans les processus et les activités associées à l'exposition humaine. Les mécanismes de libération, y compris les taux de libération et les propriétés physico-chimiques des nanoparticules, déterminent leurs comportements de transport ainsi que les effets biologiques néfastes. La distribution de taille des particules d'aérosols est l'un des paramètres les plus importants dans ces processus. La stabilité mécanique d'agglomérats de nanoparticules affecte leurs distributions de tailles. Les potentiels de désagglomération de ces agglomérats déterminent les possibilités de leur déformation sous énergies externes. Cela rend les changements possibles dans leur distribution de taille et de la concentration en nombre qui vont finalement modifier leurs risques d'exposition. Les conditions environnementales, telles que l'humidité relative, peuvent influencer les processus de désagglomération par l'adhérence de condensation capillaire de l'humidité. L'objectif général de cette thèse était d'évaluer les scénarios de libération des nanomatériaux manufacturés des processus et activités sur le lieu de travail. Les sous-objectifs étaient les suivants: 1. Etudier les potentiels de désagglomération des nanoparticules dans des conditions environnementales variées. 2. Etudier la libération des nano-objets à partir de nanocomposites polymères; 3. Evaluer la libération de nanoparticules sur le lieu de travail dans des situations concrètes. Nous avons comparé différents systèmes de laboratoire qui présentaient différents niveau d'énergie dans l'aérosolisation des poudres. Des nanopoudres de TiO2 avec des hydrophilicités de surface distinctes ont été testées. Un spectromètre à mobilité électrique (SMPS), un spectromètre à mobilité aérodynamique (APS) et un spectromètre optique (OPC) ont été utilisés pour mesurer la concentration de particules et la distribution de taille des particules. La microscopie électronique à transmission (TEM) a été utilisée pour l'analyse morphologique d'échantillons de particules dans l'air. Les propriétés des aérosols (distribution de taille et concentration en nombre) étaient différentes suivant la méthode employée. Les vitesses des flux d'air d'aérosolisation ont été utilisées pour estimer le niveau d'énergie dans ces systèmes, et il a été montré que les tailles modales des particules étaient inversement proportionnelles à la vitesse appliquée. En général, les particules hydrophiles ont des diamètres plus grands et des nombres inférieurs à ceux des particules hydrophobes. Toutefois, cela dépend aussi des méthodes utilisées. La vitesse de l'air peut donc être un paramètre efficace pour le classement de l'énergie des procédés pour des systèmes d'aérosolisation similaires. Nous avons développé un système laboratoire pour tester les potentiels de désagglomération des nanoparticules dans l'air en utilisant des orifices critiques et un humidificateur. Sa performance a été comparée à un système similaire dans un institut partenaire. Une variété de nanopoudres différentes a été testée. Le niveau d'énergie appliquée et l'humidité ont été modifiés. Le SMPS et l'OPC ont été utilisés pour mesurer la concentration de particules et la distribution de la taille. Un TEM a été utilisé pour l'analyse morphologique d'échantillons de particules dans l'air. Le diamètre moyen des particules a diminué et la concentration en nombre s'est accrue lorsque des énergies externes ont été appliquées. Le nombre de particules inférieures à 100 nm a été augmenté, et celui au-dessus de 350 nm réduits. Les conditions humides ont faits exactement le contraire, en particulier pour les petites particules. En outre, ils ont réduits les effets de la différence de pression due à l'orifice. Les résultats suggèrent que la désagglomération d'agglomérats de nanoparticules dans l'air est possible dans la gamme d'énergie appliquée. Cependant, l'atmosphère humide peut favoriser leur agglomération et améliorer leurs stabilités en réduisant la libération de nanoparticules dans l'environnement. Nous proposons d'utiliser notre système pour le test de routine des potentiels de désagglomération des nanomatériaux manufacturés et de les classer. Un tel classement faciliterait la priorisation de l'exposition et du risque encouru en fonction du niveau d'ENM. Un système de perçage automatique et un système de sciage manuel ont été développés pour étudier la libération de nanoparticules à partir de différents types de nanocomposites. La vitesse de perçage et taille de la mèche ont été modifiées dans les expériences. La distribution de taille des particules et leur concentration en nombre ont été mesurées par un SMPS et un miniature diffusion size classifier (DISCmini). Les distributions de nanoparticules dans les composites et les particules libérées ont été analysés par un TEM et un microscope électronique à balayage (SEM). Les tests de perçage ont libérés un plus grand nombre de particules que le sciage. Des vitesses de perçage plus rapide et les mèches plus grandes ont augmentés la génération de particules. Les charges de nanoparticules manufacturées dans les composites ne modifient pas leurs comportements de libération dans les expériences de perçage. Toutefois, le sciage différencie les niveaux de libération entre les composites et les échantillons blancs. De plus, les vapeurs de polymères ont été générées par la chaleur de sciage. La plupart des particules libérées sont des polymères contenant des nanoparticules ou sur leurs surface. Les résultats ont souligné l'importance du type de processus et paramètres pour déterminer la libération de nanoparticules de composites. Les émissions secondaires telles que les fumées polymères appellent à la nécessité d'évaluations de l'exposition et de risque pour de tels scénarios. Une revue systématique de la littérature sur le sujet de libérations de nanoparticules dans l'air dans les secteurs industriels et laboratoires de recherche a été effectuée. Des stratégies de recherche des informations pertinentes et de stockage ont été développées. Les mécanismes de libération, tels que la taille de particules d'aérosol et de leur concentration en nombre, ont été comparés pour différentes activités. La disponibilité de l'information contextuelle qui est pertinente pour l'estimation de l'exposition humaine a été évaluée. Il a été constaté que les données relatives à l'exposition ne sont pas toujours disponibles dans la littérature actuelle. Les propriétés des aérosols libérés semblent dépendre de la nature des activités. Des procédés à haute énergie ont tendance à générer des plus hauts niveaux de concentrations de particules dans les gammes de plus petite taille. Les résultats peuvent être utiles pour déterminer la priorité des procédés industriels pour l'évaluation les risques associés dans une approche à plusieurs niveaux. Pour l'évaluation de l'exposition, la disponibilité de l'information peut être améliorée par le développement d'une meilleure méthode de communication des données.

Trapped periosteum in a distal femoral physeal injury: magnetic resonance imaging evaluation

Epiphyseal fractures are frequently associated with knee trauma during sports in children and adolescents. Usually, Salter-Harris types I and II fractures are conservatively treated. However, failed closed reduction of displaced fractures suggest the presence of trapped periosteum, with indication for surgery. The present report describes a case of Salter-Harris type I fracture of the distal femur in a child, complicated with trapped periosteum detected at magnetic resonance imaging.

Magnetic resonance imaging findings of disc-related epidural cysts in nonsurgical and postoperative microdiscectomy patients

OBJECTIVE: To demonstrate five discal cysts with detailed magnetic resonance imaging findings in nonsurgical and following postoperative microdiscectomy. MATERIALS AND METHODS: Five discal cysts in four patients who underwent magnetic resonance imaging were found through a search in our database and referral from a single orthopedic spine surgeon. Computed tomography in two cases and computed tomography discography in one case were also performed. RESULTS: Five discal cysts were present in four patients. Three patients had no history of previous lumbar surgery and the other patient presented with two discal cysts and recurrent symptoms after partial laminectomy and microdiscectomy. All were oval shaped and seated in the anterior epidural space. Four were ventrolateral, and the other one was centrally positioned in the anterior spinal canal. One showed continuity with the central disc following discography. Three were surgically removed. CONCLUSION: Magnetic resonance imaging can easily depict an epidural cyst and the diagnosis of a discal cyst should be raised when an homogeneous ventrolateral epidural cyst contiguous to a mild degenerated disc is identified.

Mechanical circulatory support for destination therapy.

Patients with chronic heart failure who are not eligible for heart transplant and whose life expectancy depends mainly on the heart disease may benefit from mechanical circulatory support. Mechanical circulatory support restores adequate cardiac output and organ perfusion and eventually improves patients' clinical condition, quality of life and life expectancy. This treatment is called destination therapy (DT) and we estimate that in Switzerland more than 120 patients per year could benefit from it. In the last 10 years, design of the devices, implantation techniques and prognoses have changed dramatically. The key to successful therapy with a left ventricular assist device is appropriate patient selection, although we are still working on the definition of reliable inclusion and exclusion criteria and optimal timing for surgical implantation. Devices providing best long-term results are continuous flow, rotary or axial blood pumps implanted using minimally invasive techniques on a beating heart. These new devices (Thoratec HeartMate II and HeartWare HVAD) have only a single moving part, and have improved durability with virtually 10 years freedom from mechanical failure. In selected patients, the overall actuarial survival of DT patients is 75% at 1 year and 62% at 2 years, with a clear improvement in quality of life compared with medical management only. Complications include bleeding and infections; their overall incidence is significantly lower than with previous devices and their management is well defined. DT is evolving into an effective and reasonably cost-effective treatment option for a growing population of patients not eligible for heart transplant, showing encouraging survival rates at 2 years and providing clear improvement in quality of life. The future is bright for people suffering from chronic heart failure.

Characterisation of anatomical properties of the human basal ganglia using magnetic resonance imaging

The detailed in-vivo characterization of subcortical brain structures is essential not only to understand the basic organizational principles of the healthy brain but also for the study of the involvement of the basal ganglia in brain disorders. The particular tissue properties of basal ganglia - most importantly their high iron content, strongly affect the contrast of magnetic resonance imaging (MRI) images, hampering the accurate automated assessment of these regions. This technical challenge explains the substantial controversy in the literature about the magnitude, directionality and neurobiological interpretation of basal ganglia structural changes estimated from MRI and computational anatomy techniques. My scientific project addresses the pertinent need for accurate automated delineation of basal ganglia using two complementary strategies: ? Empirical testing of the utility of novel imaging protocols to provide superior contrast in the basal ganglia and to quantify brain tissue properties; ? Improvement of the algorithms for the reliable automated detection of basal ganglia and thalamus Previous research demonstrated that MRI protocols based on magnetization transfer (MT) saturation maps provide optimal grey-white matter contrast in subcortical structures compared with the widely used Tl-weighted (Tlw) images (Helms et al., 2009). Under the assumption of a direct impact of brain tissue properties on MR contrast my first study addressed the question of the mechanisms underlying the regional specificities effect of the basal ganglia. I used established whole-brain voxel-based methods to test for grey matter volume differences between MT and Tlw imaging protocols with an emphasis on subcortical structures. I applied a regression model to explain the observed grey matter differences from the regionally specific impact of brain tissue properties on the MR contrast. The results of my first project prompted further methodological developments to create adequate priors for the basal ganglia and thalamus allowing optimal automated delineation of these structures in a probabilistic tissue classification framework. I established a standardized workflow for manual labelling of the basal ganglia, thalamus and cerebellar dentate to create new tissue probability maps from quantitative MR maps featuring optimal grey-white matter contrast in subcortical areas. The validation step of the new tissue priors included a comparison of the classification performance with the existing probability maps. In my third project I continued investigating the factors impacting automated brain tissue classification that result in interpretational shortcomings when using Tlw MRI data in the framework of computational anatomy. While the intensity in Tlw images is predominantly

Incidental enchondromas at knee magnetic resonance imaging: intraobserver and interobserver agreement and prevalence of imaging findings

Objective To evaluate intra- and interobserver agreement in the identification of incidental enchondromas at knee magnetic resonance imaging, and to assess the prevalence of imaging findings. Materials and Methods Retrospective study reviewing 326 knee magnetic resonance images acquired in the period between November 2009 and September 2010. The images were independently and blindly analyzed by two specialists in musculoskeletal radiology, with the objective of identifying incidental enchondromas, presence of foci with signal similar to bone marrow and foci of signal absence suggestive of calcifications within the enchondromas. Inter- and intraobserver agreements were analyzed. Results Eleven lesions compatible with enchondromas (3.3%) were identified. The interobserver agreement for the presence of enchondroma was high. Prevalence of foci of bone marrow signal inside the enchondromas was of 54.55%, and foci suggestive of calcification corresponded to 36.36%. The intraobserver agreement for foci of bone marrow signal in enchondromas was perfect, and interobserver agreement was high. Conclusion The prevalence of incidental enchondromas in the current study was compatible with data in the literature. Excellent agreement was observed in the identification of enchondromas and in the assessment of imaging findings. A higher prevalence of fat signal foci was observed as compared with signal absence suggestive of calcifications.

Pyogenic and tuberculous discitis: magnetic resonance imaging findings for differential diagnosis

Spondylodiscitis represents 2%–4% of all bone infections cases. The correct diagnosis and appropriate treatment can prevent complications such as vertebral collapse and spinal cord compression, avoiding surgical procedures. The diagnosis is based on characteristic clinical and radiographic findings and confirmed by blood culture and biopsy of the disc or the vertebra. The present study was developed with Clementino Fraga Filho University Hospital patients with histopathologically and microbiologically confirmed diagnosis of spondylodiscitis, submitted to magnetic resonance imaging of the affected regions. In most cases, pyogenic spondylodiscitis affects the lumbar spine. The following findings are suggestive of the diagnosis: segmental involvement; ill-defined abscesses; early intervertebral disc involvement; homogeneous vertebral bodies and intervertebral discs involvement. Tuberculous spondylodiscitis affects preferentially the thoracic spine. Most suggestive signs include: presence of well-defined and thin-walled abscess; multisegmental, subligamentous involvement; heterogeneous involvement of vertebral bodies; and relative sparing of intervertebral discs. The present pictorial essay is aimed at showing the main magnetic resonance imaging findings of pyogenic and tuberculous discitis.

Diffusion-weighted magnetic resonance imaging: biomarker for treatment response in oncology

The authors report a case where a quantitative assessment of the apparent diffusion coefficient (ADC) of liver metastasis in a patient undergoing chemotherapy has shown to be an effective early marker for predicting therapeutic response, anticipating changes in tumor size. A lesion with lower initial ADC value and early increase in such value in the course of the treatment tends to present a better therapeutic response.

Prevalence of simple liver cysts and hemangiomas in cirrhotic and non-cirrhotic patients submitted to magnetic resonance imaging

Objective To determine the prevalence of liver cysts and hemangiomas in the general population and in cirrhotic patients. Materials and Methods Retrospective, observational, and cross-sectional study selecting consecutive magnetic resonance imaging studies performed in the period from February to July 2011. A total of 303 patients (187 women and 116 men) with mean age of 53.3 years were included in the present study. Patients with previously known liver lesions were excluded. The images were consensually analyzed by two observers in the search for simple liver cysts and typical liver hemangiomas, according to universally accepted imaging criteria. Lesions prevalence, diameters and location were determined in both cirrhotic and non-cirrhotic individuals. Results The authors observed prevalence of 8.6% for hemangiomas and 14.5% for simple cysts. No statistically significant difference was observed in relation to prevalence of hemangiomas and cysts among cirrhotic and non-cirrhotic patients (p = 0.954; p = 0.472). Conclusion In the present study, the prevalence of cysts and hemangiomas was higher than the prevalence reported by autopsy series. No influence of cirrhosis was observed on the prevalence and appearance of such incidental lesions.