• 제목/요약/키워드: CT-MRI fusion

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치료계획시스템에서 전산화단층촬영과 자기공명영상의 영상융합 재현성 및 선량평가 (CT and MRI image fusion reproducibility and dose assessment on Treatment planning system)

  • 안병혁;최재혁;황재웅;박지연;이두현
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.33-41
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    • 2017
  • 목 적: 종양에는 최대한의 선량을 부여하고 주변의 정상조직에는 최소한의 선량이 조사되도록 부작용을 줄이는 목적으로 방사선 치료기술이 발전함에 따라 다양한 치료계획 및 치료 방법이 개발되고 있다. 방사선 치료 시 CT(Computed tomography)와 MRI(Magnetic resonance imaging)영상의 융합은 종양에 선량을 전달하는데 커다란 역할을 한다. 본 연구의 목적은 치료계획 시 자체 제작한 팬톰을 이용하여 CT와 MRI영상들의 융합을 통해 영상의 재현성 및 유용성을 평가하고 획득한 영상에서 타겟 선량을 비교, 분석해보고자 한다. 대상 및 방법: 자체 제작한 팬톰을 이용하여 CT 촬영을 하고, 자장의 세기가 다른 1.5T 와 3.0T의 MRI 촬영을 하여 영상을 획득한다. CT 촬영을 한 팬톰의 영상과 각기 다른 자장의 세기로 촬영한 팬톰의 MRI영상에서 팬톰 내에 존재하는 작은 홀의 크기 및 용적의 재현성을 비교하고, 임의의 타겟에서 선량 변화를 비교, 분석한다. 결 과: 13개의 작은 홀 직경은 CT 촬영에서 최대 31 mm, 최소 27.54 mm를 나타냈으며, 실제 제작한 것과 비교하여 평균 29.28 mm 1 % 이내로 측정되었다. 1.5T MRI 퓨전 영상에서는 최대 31.65 mm, 최소 24.3 mm를 나타냈으며, 평균 28.8 mm 1 % 이내로 측정되었다. 3.0T MRI 퓨전 영상에서는 최대 30.2 mm, 최소 27.92 mm를 나타냈으며, 평균 29.41 mm 1.3 % 이내로 측정되었다. 타겟의 조사된 선량변화는 CT에서 95.9-102.1 %, CT-1.5T MRI 퓨전영상에서 93.1-101.4 %, CT-3.0T MRI 퓨전영상에서는 96-102 %의 선량변화를 보였다. 결 론: CT 및 MRI는 영상획득 시 다른 알고리즘이 적용된다. 또한 인체의 장기는 각기 다른 밀도를 가지고 있으므로 영상 획득 시 이미지 왜곡이 발생할 수 있다. 이러한 부정확한 영상의 묘사는 타겟의 용적범위 및 선량에 영향을 주기 때문에 정확한 타겟의 용적과 위치는 불필요한 선량이 조사되는 것을 방지하며, 치료계획 시 오차를 방지할 수 있다. 즉 CT와 MRI 영상이 가지고 있는 영상 표출 알고리즘의 장점을 이용하여 치료계획에 적용해야 할 것이다.

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전산화 치료계획의 CT/MRI 영상 융합 시 PLANNING MRI영상 획득의 유용성 평가 (USABILITY EVALUATION OF PLANNING MRI ACQUISITION WHEN CT/MRI FUSION OF COMPUTERIZED TREATMENT PLAN)

  • 박도근;최병기;김진만;이동훈;송기원;박영환
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.127-135
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    • 2014
  • 목 적 : 전립선 암의 방사선 치료 시 컴퓨터 단층촬영 영상만을 이용하여 타겟 및 정상장기의 체적을 정의하기에는 제약성이 따른다. 이러한 제약성을 보완해주기 위하여 연부조직 대조도가 우수한 자기공명영상 장치가 사용되고 있다. 그러나 부정확한 CT/MRI 영상의 융합은 정확한 타겟 설정에 불확실성이 따르게 되며 정상장기의 불필요한 선량이 입사되어 부작용을 초래 할 수 있다. 이러한 불확실성을 줄이기 위해 본원에서는 CT/MRI영상 융합 시 모의 치료 과정과 동일한 고정용구와 자세로 환자를 셋업하여 MRI(Planning MRI)영상을 획득하고 있으며, 본 연구에서는 진단용 MRI영상과 Planning MRI영상을 비교 분석하여 Planning MRI의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 2011년 8월부터 2013년 7월까지 전립선 암으로 진단을 받고 Non-hormone, Definitive RT 70 Gy/28 fx을 처방받은 10명의 환자를 대상으로 하였다. 모의 치료 후 30분 뒤에 MRI영상을 획득하였으며, 획득 된 CT/MRI영상은 뼈를 중심으로 Philips pinnacle v9.2를 이용하여 융합하였다. 전립선 Balloon tube의 유무에 따른 전립선의 변화를 측정하기 위하여 Planning MRI, 진단용 MRI영상에서의 전립선 체적을 측정 비교하였으며, 각각의 영상에서 전립선의 모양의 변화를 측정하기 위해 전립선의 중심에서 상하, 앞뒤, 좌우방향에서의 직경을 측정 비교하였다. 결 과 : Planning MRI, 진단용 MRI영상에서의 전립선 체적을 비교한 결과 각각 평균 $25.01cm^3$(범위 $15.84-34.75cm^3$), $25.05cm^3$(범위 $15.28-35.88cm^3$)의 결과를 얻었다. Planning MRI 대비 진단용 MRI는 0.12 % 증가로 그 차이는 크지 않다는 것을 알 수가 있었다. 하지만 Planning MRI를 기준으로 Transition zone 방향으로 총 $7.46cm^3$(29 %) 체적의 증가가 있었으며, Peripheral zone 방향으로 $8.52cm^3$(34 %)의 체적 감소가 있었다. 전립선 중심의 2차원 영상에서의 상하, 앞뒤, 좌우방향의 직경을 측정한 결과 Planning MRI에서 평균 3.82cm, 2.38cm, 4.59cm의 값을 나타냈으며, 진단용 MRI에서는 평균 3.37cm, 2.76cm, 4.51cm의 값을 알 수 있었다. Planning MRI 기준으로 앞뒤 방향으로 0.38cm(13 %)감소하였으나 좌우 방향 0.08cm(1.6 %), 상하방향 0.45cm(13 %)가 증가되었다. 결 론 : 본 연구의 결과를 바탕으로 Planning MRI와 진단용 MRI에서의 전립선의 총 체적은 큰 차이를 보이지 않았지만 직장에 전립선 Balloon tube 삽입으로 인한 전립선의 모양 및 부분 체적의 변화를 알 수가 있었다. 따라서 CT/MRI 영상 융합 시 Planning MRI영상을 이용한다면 진단용 MRI영상과 비교하여 Transition zone에 증가하는 체적만큼 손실 없이 타겟을 CTV에 포함시킬 수 있으며, Balloon으로 인한 Peripheral zone 체적의 감소를 더 명확히 구분하여 직장에 전달되는 방사선량을 줄일 수 있을 것이다. 이에 본 저자는 전산화 치료 계획에서의 CT/MRI영상 융합 시 모의 치료 과정과 동일한 고정용구와 자세를 재현하여 MRI영상을 획득하는 것이 유용할 것이라 사료된다.

ViewRay MRIdian System을 이용한 MRI only based plan의 유용성 고찰 (A study of usefulness for the plan based on only MRI using ViewRay MRIdian system)

  • 전창우;이호진;안범석;김찬용;이제희
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.131-143
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    • 2015
  • 목 적 : MRI를 기반으로 한 CT fusion plan과 MRI only based plan을 비교함으로써 MRI only plan의 유용성을 평가하고, 나아가 Simulation과 치료계획을 포함한 방사선치료의 전 과정을 CT 촬영 없이 MRI 영상으로 구성하여 실시간 MR-IGRT를 구현하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 사용중인 BBB CT (Brilliance Big Bore CT, 16slice, Philips)와 Viewray MRIdian System (Viewray, USA)으로 환자 11명(Head and Neck 1명, Breast 5명, Lung 1명, Liver 3명, Prostate 1명)을 대상으로 CT & MR simulation 및 치료계획을 세웠다. Head and Neck, Breast, Prostate환자는 자유호흡(Free Breathing) 상태로, Lung과 Liver 환자는 흡기 호흡중지(Inhalation Breathing Holdng)상태로 Simulation을 진행하였다. Viewray의 Bore 크기 및 Coil 위치를 고려하여 환자 자세 및 고정기구를 동일한 조건을 유지하여 CT simulation을 시행하였다. Viewray MRIdian 시스템을 이용하여 MR 영상을 기반으로 한 CT fusion plan과 CT fusion 없이 [ICRU 46]에서 권고하는 폐, 공기, 뼈의 전자밀도를 입력한 동일한 조건의 MR only plan을 세웠다. Head and Neck, Breast, Prostate는 IMRT, Lung과 Liver 는 Gating치료계획을 세웠고, 치료계획의 평가는 PTV의 균질성 지표 (Homogeneity Index, HI)와 일치성 지표 (Conformity Index, CI), 그리고 각 PTV와 OAR의 DVH와 선량차이를 각각 비교하였다. 결 과 : 두 치료계획간 치료부위별 PTV에 대한 HI 값의 차이는 Head and Neck, Breast, Lung, Liver, Prostate 부위별로 각각 0.089, 0.26, 0.67, 0.2, 0.4%로 나타났으며, CI 값의 차이는 부위별로 각각 0.043, 0.84, 0.68, 0.46, 0.3%로 두가지 평가 값 모두 Head and Neck 부위가 가장 작은 차이를 나타냈다. PTV에 대한 평균선량 차이는 치료부위별로 각각 0.07, 0.29, 0.18, 0.3, 0.18 Gy로 나타났다. 이를 백분율로 나타냈을 때 0.06, 0.7, 0.29, 0.69, 0.44%으로 모두 1% 이하의 차이를 보였다. 두경부암의 각 OAR은 전체적으로 0.01~0.12 Gy의 평균선량 차이를 보였으며, 유방암은 0.04~0.06 Gy, 폐암에서는 0.01~0.21 Gy, 간암은 0.06~0.27 Gy, 전립선암은 0.02~0.23 Gy의 평균선량 차이를 나타냈다. 결 론 : MR 영상을 이용한 치료계획은 연부조직에서 탁월한 대조도를 나타낼 뿐만 아니라 CT fusion한 MR 치료계획과 비교했을 때 PTV의 HI, CI, 선량차이 모두 1%미만의 차이를 보였으며, OAR의 경우 비균질한 조직이 많은 부위일수록 최대 0.89 Gy 선량차이를 보였다. 이결과를 토대로 두경부암, 부분적 유방암이나 전립선암등 비균질도 차이가 적은 부위에는 CT촬영 없이 MR 영상만을 이용한 방사선치료의 가능성을 확인 할 수 있었다.

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핵의학 융합영상의 표준섭취계수 차이에 관한 연구 (Study on the Difference of Standardized Uptake Value in Fusion Image of Nuclear Medicine)

  • 김정수;박찬록
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제41권6호
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    • pp.553-560
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    • 2018
  • PET-CT and PET-MRI which integrates CT using ionized radiation and MRI using phenomena of magnetic resonance are determined to have the limitation to apply the semi-quantitative index, standardized uptake value (SUV), with the same level due to the fundamental differences of image capturing principle and reorganization, hence, their correlations were analyzed to provide their clinical information. To 30 study subjects maintaining pre-treatment, $^{18}F-FDG$ (5.18 MBq/㎏) was injected and they were scanned continuously without delaying time using $Biograph^{TM}$ mMR 3T (Siemens, Munich) and Biograph mCT 64 (Siemens, Germany), which is an integral type, under the optimized condition except the structural differences of both scanners. Upon the measurement results of $SUV_{max}$ setting volume region of interest with evenly distributed radioactive pharmaceuticals by captured images, $SUV_{max}$ mean values of PET-CT and PET-MRI were $2.94{\pm}0.55$ and $2.45{\pm}0.52$, respectively, and the value of PET-MRI was measured lower by $-20.85{\pm}7.26%$ than that of PET-CT. Also, there was a statistically significant difference in SUVs between two scanners (P<0.001), hence, SUV of PET-CT and PET-MRI cannot express the clinical meanings in the same level. Therefore, in case of the patients who undergo cross follow-up tests with PET-CT and PET-MRI, diagnostic information should be analyzed considering the conditions of SUV differences in both scanners.

개인용 컴퓨터를 이용한 기능 유관성 관상동맥 협착증의 삼차원 심장스펙트 사진과 64채널 전산화 단층 혈관촬영사진과의 융합 (Fusion of 3D Cardiac SPECT and 64-Channel-CT Angiography Using Personal Computer in Functionally Relevant Coronary Artery Stenosis)

  • 박용휘
    • Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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    • 제41권3호
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    • pp.252-254
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    • 2007
  • Image fusion is fast catching attention as Wagner pointed out in his 2006 version of the recent progress and development presented at the annual meeting of Society of Nuclear Medicine. Prototypical fusion of bone scan and radiograph was already attempted at in 1961 when Fleming et al. published an article on strontium-85 bone scan. They simply superimposed dot scan on radiograph enabling simultaneous assessment of altered bone metabolism and local bone anatomy. Indeed the parallel reading of images of bone scan and radiography, CT, MRI or ultrasonography has been practiced in nuclear medicine long since. It is fortunate that recent development of computer science and technology along with the availability of refined CT and SPECT machines has permitted us to open a new avenue to digitally produce precise fusion image so that they can readily be read, exchanged and disseminated using internet. Ten years ago fusion was performed using Bresstrahlung SPECT/CT and it is now achievable by PET/CT and SPECT/CT software and SPECT/CT hardware. The merit of image fusion is its feasibility of reliable assessment of morphological and metabolic change. It is now applicable not only to stationary organs such as brain and skeleton but also to moving organs such as the heart, lung and stomach. Recently, we could create useful fusion image of cardiac SPECT and 64-channel CT angiograph. The former provided myocardial metabolic profile and the latter vascular narrowing in two patients with coronary artery stenosis and myocardial ischemia. Arterial stenosis was severe in Case 1 and mild in Case 2.

치료계획시스템에서 전산화단층촬영과 자기공명영상의 영상융합 재현성 및 선량평가 (CT and MRI Image Fusion Reproducibility and Dose Assessment on Treatment Planning System)

  • 최재혁;박철수;서정민;조재환;최천웅
    • 한국자기학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.191-196
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    • 2014
  • 본 연구의 목적은 치료계획 시 전산화 단층촬영영상과 자기공명영상과의 융합을 통해 영상의 재현성 및 유용성을 평가하고 획득한 영상에서 타겟 선량을 비교, 분석하고자 자체개발한 팬톰을 사용하여 수행하였다. 전산화단층촬영을 한 팬톰의 영상과 각기 다른 자장의 세기로 촬영한 팬톰의 자기공명영상에서 팬톰 내에 존재하는 작은 홀의 크기 및 용적의 재현성을 비교하고, 임의의 타겟에서 선량 변화를 비교, 분석하였다.

Prediction of Local Tumor Progression after Radiofrequency Ablation (RFA) of Hepatocellular Carcinoma by Assessment of Ablative Margin Using Pre-RFA MRI and Post-RFA CT Registration

  • Yoon, Jeong Hee;Lee, Jeong Min;Klotz, Ernst;Woo, Hyunsik;Yu, Mi Hye;Joo, Ijin;Lee, Eun Sun;Han, Joon Koo
    • Korean Journal of Radiology
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    • 제19권6호
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    • pp.1053-1065
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    • 2018
  • Objective: To evaluate the clinical impact of using registration software for ablative margin assessment on pre-radiofrequency ablation (RFA) magnetic resonance imaging (MRI) and post-RFA computed tomography (CT) compared with the conventional side-by-side MR-CT visual comparison. Materials and Methods: In this Institutional Review Board-approved prospective study, 68 patients with 88 hepatocellulcar carcinomas (HCCs) who had undergone pre-RFA MRI were enrolled. Informed consent was obtained from all patients. Pre-RFA MRI and post-RFA CT images were analyzed to evaluate the presence of a sufficient safety margin (${\geq}3mm$) in two separate sessions using either side-by-side visual comparison or non-rigid registration software. Patients with an insufficient ablative margin on either one or both methods underwent additional treatment depending on the technical feasibility and patient's condition. Then, ablative margins were re-assessed using both methods. Local tumor progression (LTP) rates were compared between the sufficient and insufficient margin groups in each method. Results: The two methods showed 14.8% (13/88) discordance in estimating sufficient ablative margins. On registration software-assisted inspection, patients with insufficient ablative margins showed a significantly higher 5-year LTP rate than those with sufficient ablative margins (66.7% vs. 27.0%, p = 0.004). However, classification by visual inspection alone did not reveal a significant difference in 5-year LTP between the two groups (28.6% vs. 30.5%, p = 0.79). Conclusion: Registration software provided better ablative margin assessment than did visual inspection in patients with HCCs who had undergone pre-RFA MRI and post-RFA CT for prediction of LTP after RFA and may provide more precise risk stratification of those who are treated with RFA.

Posterior Floating Laminotomy as a New Decompression Technique for Posterior Cervical Spinal Fusion Surgery

  • Shin, Hong Kyung;Park, Jin Hoon
    • Journal of Korean Neurosurgical Society
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    • 제64권6호
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    • pp.901-912
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    • 2021
  • Objective : In the cervical spine, many surgical procedures have been developed to achieve optimal results for various disorders, including degenerative diseases, traumatic injury, and tumor. In this study, we report our experience and follow-up results with a new surgical technique for cervical spine entitled posterior floating laminotomy (PFL) in comparison with conventional laminectomy and fusion (LF). Methods : Data for 85 patients who underwent conventional LF (n=66) or PFL (n=19) for cervical spine disorders between 2012 and 2019 were analyzed. Radiological parameters, including cervical lordosis (CL), T1 slope (T1S), segmental lordosis (SL), and C2-7 sagittal vertical axis (SVA), were measured with lateral spine X-rays. Functional outcomes, comprising the modified Japanese Orthopaedic Association (mJOA), neck disability index (NDI), and visual analog scale (VAS) scores, were also measured. For the patients who underwent PFL, postoperative magnetic resonance image (MRI) was performed in a month after the surgery, and the degree of decompression was evaluated at the T2-weighted axial image, and postoperative computed tomography (CT) was conducted immediately and 1 year after the operation to evaluate the gutter fusion. Results : There was no difference in CL, T1S, SL, and C2-7 SVA between the groups but there was a difference in the preoperative and postoperative SL angles. The mean difference in the preoperative SL angle compared with that at the last follow-up was -0.3° after conventional LF and 4.7° after PFL (p=0.04), respectively. mJOA, NDI, and VAS scores showed significant improvements (p<0.05) during follow-up in both groups. In the PFL group, postoperative MRI showed sufficient decompression and postoperative CT revealed gutter fusion at 1 year after the operation. Conclusion : PFL is a safe surgical method which can preserve postoperative CL and achieve good clinical outcomes.

In vivo quantification of mandibular bone remodeling and vascular changes in a Wistar rat model: A novel HR-MRI and micro-CT fusion technique

  • Song, Dandan;Shujaat, Sohaib;Zhao, Ruiting;Huang, Yan;Shaheen, Eman;Van Dessel, Jeroen;Orhan, Kaan;Velde, Greetje Vande;Coropciuc, Ruxandra;Pauwels, Ruben;Politis, Constantinus;Jacobs, Reinhilde
    • Imaging Science in Dentistry
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    • 제50권3호
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    • pp.199-208
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    • 2020
  • Purpose: This study was performed to introduce an in vivo hybrid multimodality technique involving the coregistration of micro-computed tomography (micro-CT) and high-resolution magnetic resonance imaging (HR-MRI) to concomitantly visualize and quantify mineralization and vascularization at follow-up in a rat model. Materials and Methods: Three adult female rats were randomly assigned as test subjects, with 1 rat serving as a control subject. For 20 weeks, the test rats received a weekly intravenous injection of 30 ㎍/kg zoledronic acid, and the control rat was administered a similar dose of normal saline. Bilateral extraction of the lower first and second molars was performed after 10 weeks. All rats were scanned once every 4 weeks with both micro-CT and HR-MRI. Micro-CT and HR-MRI images were registered and fused in the same 3-dimensional region to quantify blood flow velocity and trabecular bone thickness at T0 (baseline), T4 (4 weeks), T8 (8 weeks), T12 (12 weeks), T16 (16 weeks), and T20 (20 weeks). Histological assessment was the gold standard with which the findings were compared. Results: The histomorphometric images at T20 aligned with the HR-MRI findings, with both test and control rats demonstrating reduced trabecular bone vasculature and blood vessel density. The micro-CT findings were also consistent with the histomorphometric changes, which revealed that the test rats had thicker trabecular bone and smaller marrow spaces than the control rat. Conclusion: The combination of micro-CT and HR-MRI may be considered a powerful non-invasive novel technique for the longitudinal quantification of localized mineralization and vascularization.

Radiologic Assessment of Subsidence in Stand-Alone Cervical Polyetheretherketone (PEEK) Cage

  • Ha, Sung-Kon;Park, Jung-Yul;Kim, Se-Hoon;Lim, Dong-Jun;Kim, Sang-Dae;Lee, Sang-Kook
    • Journal of Korean Neurosurgical Society
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    • 제44권6호
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    • pp.370-374
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    • 2008
  • Objective : Aim of study was to find a proper method for assessing subsidence using a radiologic measurement following anterior cervical discectomy and fusion (ACDF) with stand-alone polyetheretherketone (PEEK), $Solis^{TM}$ cage. Methods : Forty-two patients who underwent ACDF with $Solis^{TM}$ cage were selected. With a minimum follow-up of 6 months, the retrospective investigation was conducted for 37 levels in 32 patients. Mean follow-up period was 18.9 months. Total intervertebral height (TIH) of two fused vertebral bodies was measured on digital radiographs with built-in software. Degree of subsidence (${\Delta}TIH$) was reflected by the difference between the immediate postoperative and follow-up TIH. Change of postoperative disc space height (CT-MR ${\Delta}TIH$) was reflected by the difference between TIH of the preoperative mid-sagittal 2D CT and that of the preoperative mid-sagittal T1-weighted MRI. Results : Compared to preoperative findings, postoperative disc height was increased in all cases and subsidence was observed only in 3 cases. For comparison of subsidence and non-subsidence group, TIH and CT-MR ${\Delta}TIH$ of each group were analyzed. There was no statistically significant difference in TIH and CT-MR ${\Delta}TIH$ between each group at 4 and 8 weeks, but a difference was observed at the last follow-up TIH (p=0.0497). Conclusion : ACDF with $Solis^{TM}$ cage was associated with relatively good radiologic long-term results. Fusion was achieved in 94.5% and subsidence occurred in 8.1% by the radiologic assessment. Statistical analysis reveals that the subsidence seen later than 8 weeks after surgery and the development of subsidence does not correlate statistically with the change of the postoperative disc space height.