7Tにおける歯科用インプラントによるヒト頭部内部の高周波誘導加熱の研究

Study of the radiofrequency-induced heating inside the human head with dental implants at 7 T.

抄録

導電性歯科インプラントは、患者の欠損した歯を補う修復治療において一般的に使用されている。このような患者の頭部の7T磁気共鳴スキャンを行う際には、高周波（RF）の安全性を確保することが極めて重要である。本研究は、7Tで歯科インプラントを装着したヒトの頭部内部のRF誘導加熱を調査することを目的とした。歯科インプラントとそのアタッチメントを作製し、解剖学的頭部モデルに組み込んで、さまざまな測定構成（MC）を作成した。7Tの送信コイルを用い、歯科用インプラントの有無にかかわらず、解剖学的頭部モデルを負荷して数値シミュレーションを行った。歯科インプラントなしで得られた最大許容入力パワー（MPIP）を用いて、さまざまなMCの頭部内部の最大温度を計算し、公表されている限界値と比較した。さらに、歯科用インプラントを使用した場合のMPIPを、温度制限を超えたシナリオについて計算した。ヘッド内部で観測された最高温度は38.4℃から39.6℃の範囲であった。歯科用インプラントがある場合のMPIPは、規制値を超えたシナリオにおいて、歯科用インプラントがない場合のMPIPの81.9%～97.3%であった。歯科インプラントのRFによる加熱効果は有意ではなかった。歯科インプラントを有する患者に対しては、RF被曝の観点から安全なスキャン条件が達成可能であった。構成が不明な導電性歯科インプラントを有する患者に対しては、RFの安全性を確保するために、歯科インプラントを使用しない場合のMPIPの18.1%だけ入力電力を低減することが推奨される。

Conductive dental implants are commonly used in restorative therapy to replace missing teeth in patients. Ensuring the radiofrequency (RF) safety of these patients is crucial when performing 7 T magnetic resonance scans of their heads. This study aimed to investigate RF-induced heating inside the human head with dental implants at 7 T. Dental implants and their attachments were fabricated and integrated into an anatomical head model, creating different measurement configurations (MCs). Numerical simulations were conducted using a 7 T transmit coil loaded with the anatomical head model, both with and without dental implants. The maximum temperatures inside the head for various MCs were computed using the maximum permissible input powers (MPIPs) obtained without dental implants and compared with published limits. Additionally, the MPIPs with dental implants were calculated for scenarios where the temperature limits were exceeded. The maximum temperatures observed inside the head ranged from 38.4°C to 39.6°C. The MPIPs in the presence of dental implants were 81.9%-97.3% of the MPIPs in the absence of dental implants for scenarios that exceeded the regulatory limit. RF-induced heating effect of the dental implants was not significant. The safe scanning condition in terms of RF exposure was achievable for patients with dental implants. For patients with conductive dental implants of unknown configuration, it is recommended to reduce the input power by 18.1% of MPIP without dental implants to ensure RF safety.