דימות תהודה מגנטית לב בטסלה 7
Summary
הרגישות רווח הטבועה תהודה מגנטית שדה על קוליים טומן בחובו הבטחה הדמיה ברזולוציה מרחבית גבוהה של הלב. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול מותאמים אישית עבור פונקציונליות תהודה מגנטית לב וכלי דם (CMR) ב 7 טסלה שימוש של סליל מתקדם רב ערוצי תדר רדיו, שדה מגנטי shimming, קונספט מפעילה.
Abstract
CMR-שדה גבוה (עוצמת השדה המגנטי B0 ≥ טסלה 7) נהנה יחס אות לרעש (SNR) את היתרון הגלום ב גבוה יותר החוזק של שדה מגנטי ומספק שעשויות להיות אות שיפור ניגודיות, רזולוציה מרחבית. אמנם מבטיח תוצאות הושגו, שדה גבוהה במיוחד CMR הוא מאתגר עקב אילוצים התצהיר אנרגיה והתופעות הפיזיות כגון שידור שדה שאינו-uniformities ו- inhomogeneities שדה מגנטי. בנוסף, ההשפעה-הידרודינמית מעבד את הסנכרון של רכישת נתונים עם תנועה לב קשה. האתגרים המטופלות כיום על-ידי החקירות בטכנלוגיה הרומן תהודה מגנטית. אם ניתן יהיה להתגבר על מכשולים כל שדה גבוהה במיוחד CMR עשוי ליצור הזדמנויות חדשות CMR פונקציונלי, ואפיון רקמות שריר הלב, מיקרו לדימות או הדמיה מטבולית. זיהוי פוטנציאל זה, נראה כי הטכנולוגיה סליל מרובה ערוצים בתדר רדיו (RF) שתפורה CMR טסלה 7 יחד עם0 סדר B גבוה יותר shimming, אות הגיבוי עבור הלב מפעילה מקלה על דיוק גבוה CMR פונקציונלי. עם ההגדרה המוצעת, כימות קאמרית הלב יכול להתבצע בזמנים הבדיקה דומות לאלו מושגת על עוצמות השדה נמוכה יותר. לחלוק את החוויה הזאת וכדי לתמוך בהפצת מומחיות זו, עבודה זו מתארת שלנו ההתקנה, פרוטוקול שתפורה CMR פונקציונלי בטסלה 7.
Introduction
תהודה מגנטית לב וכלי דם (CMR) הוא בעל ערך קליני מוכח עם מגוון הולך וגדל של סימנים קליניים1,2. בפרט, ההערכה של מורפולוגיה לב ותפקוד של רלוונטיות הגדולות והבנתי בדרך כלל על ידי מעקב אחר והצגה של שהתנועה לב לאורך כל מחזור הלב כולו באמצעות מקוטע (שנערך נשימה את מימדי cinematograpic (2D) טכניקות הדמיה CINE). בעוד ברזולוציה גבוהה-עתיים, ניגודיות גבוהה בדם-שריר הלב, יחס אות לרעש גבוה (SNR) נדרשים, רכישת נתונים מאוד מוגבל בשל התנועה הלב, מערכת הנשימה ושימוש של נשימה-בחסימות מרובות, כמו גם את הצורך ליבי או שמאל-חדרית כיסוי מובילה לעיתים קרובות סריקה מקיפה פעמים. הדמיה מקבילים, הדמיה פרוסה מרובות בו זמנית או אחרים האצת טכניקות לעזור לפנות את התנועה הקשורים אילוצים3,4,5,6.
יתר על כן, להפיק תועלת SNR הגלום לזכות ב גבוה יותר שדות מגנטיים, מערכות גבוהה עם B0 = 3 טסלה יותר ויותר המועסקים בקליני שגרתי7,8. ההתפתחות היא שעודדה חקירות שדה גבוה (B0≥7 טסלה, f≥298 MHz) CMR9,10,11,12,13,14. הרווח הטמון עוצמת שדה גבוה SNR, הדם-שריר הלב בניגוד טומנת בחובה הבטחה להיות להעברה לתוך CMR תפקודית משופרת באמצעות רזולוציה מרחבית חורג של היום מגבלות15,16, 17. בתורו, אפשרויות חדשות עבור תהודה מגנטית (MR) מבוסס ואפיון רקמות שריר הלב, מטבולית הדמיה והדמיה מיקרו הם צפויים13. עד כה, מספר קבוצות הפגינו הכדאיות של CMR בטסלה 7, במיוחד המותאמים שדה גבוהה במיוחד הטכנולוגיה כבר הציגה17,18,19,20, 21,22. לגבי התפתחויות אלה מבטיח, את הפוטנציאל של שדה גבוהה במיוחד ש-CMR יכול להיחשב אך מנוצל13. באותו זמן, פיסיקליות, מכשולים מעשיים כגון שדה מגנטי inhomogeneities, בתדר רדיו (RF) עירור שדה שאינו-uniformities, חפצים מחוץ תהודה, אפקטים מבודד, חימום רקמות המותאמות לשפות אחרות, שדה כוח עצמאית RF כוח התצהיר אילוצים לבצע הדמיה בשדה גבוהה במיוחד מאתגר10,17. האחרון המועסקים כדי לשלוט חימום רקמות RF המושרה וכדי להבטיח פעולה בטוחה. יתר על כן, רל (א) המבוסס על מפעילה יכולה להיות משמעותית מושפע-הידרודינמית (MHD) אפקט19,23,24. כדי לטפל האתגרים המושרה על ידי אורך הגל קצר בתוך הרקמה, רכיבים רבים מקלט-משדר RF סליל מערכים המותאמים עבור CMR בטסלה 7 היו המוצע21,25,26,27. במקביל RF שידור מספק אמצעי שידור שדה עיצוב, הידוע גם בשם B1+ shimming, אשר מאפשר להפחית את השדה המגנטי inhomogeneities ואת הרגישות חפצי18,28. בעוד בשלב הנוכחי, כמה צעדים אלה עשוי להגדיל את המורכבות ניסיוני, המושגים הוכיחו מועיל, אולי ניתן היה לתרגם את החוזק שדה קליני של CMR 1.5 T או 3t.
כיום, מצב יציב מאוזן 2D נקיפה חופשית (bSSFP) CINE הדמיה הוא תקן להערכת CMR פונקציונלי קלינית ב 1.5 T ו- 3 T1. לאחרונה, הרצף הועסק בהצלחה בטסלה 7, אבל מספר גדול של האתגרים נותרו19. מטופל ספציפי B1+ shimming והתאמות נוספות RF סליל הוחלו לנהל RF כוח התצהיר אילוצים,0 B זהיר shimming בוצע כדי לקבוע את רצף אופייני פסים חפצים. עם הזמן סריקה ממוצע של 93 דקות להערכת הפונקציה השמאלית-חדרית (LV), המאמצים ממושך הפעמים את הבדיקה מעבר הגבולות המקובלים קלינית. . אקו הדרגתיות מפונק רצפים לספק אלטרנטיבה מעשית. ב 7 טסלה, פעמים הכולל בחינה של דקות (29 ± 5) להערכת הפונקציה LV דווחו, אשר תואמת היטב פרוטוקולים הדמיה קליני-שדה נמוך החוזק21. ובכך, מפונק אקו הדרגתי המבוסס CMR הטבות מן ממושך T1 הרפיה הפעמים שדה גבוהה במיוחד כי התוצאה ניגודיות דם משופרת-שריר הלב נעלה אקו הדרגתיות הדמיה ב 1.5 ט זה הופך את עדין מבנים אנטומיים כגון הכפורת, את המסתם הדו-צניפי התלת-צניפי שסתומים וכן את השרירים papillary טוב לזיהוי. . Congruously, מפונק אקו הדרגתי המבוסס על כימות קאמרית לב בטסלה 7 מסכים בשיתוף פעולה הדוק עם פרמטרים LV נגזר 2D bSSFP CINE הדמיה ב 1.5 T20. חוץ מזה, מדויק הימני חדרית (RV) קאמרית כימות הודגם לאחרונה ריאלי שימוש ברזולוציה גבוהה מפונקת רצף הדרגתי אקו 7 טסלה29.
זיהוי האתגרים וההזדמנויות של CMR בשדה גבוהה במיוחד, עבודה זו מציגה של הגדרת פרוטוקול מותאמים אישית עבור רכישות CMR פונקציונלי בסורק מחקר לניסויים קליניים טסלה 7. הפרוטוקול מתאר את. הפסיכולוגי טכני, מראה איך ניתן להתגבר, והמעצורים מספק שיקולים מעשיים המסייעים לשמור את התקורה נסיוני נוסף לכל הפחות. פרוטוקול הדמיה המוצע מהווה שיפור של ארבעה קיפולים ב הרזולוציה המרחבית לעומת הקלינית של היום. זה נועד לספק קו מנחה עבור מתאמי קליני, הרופא מדענים, חוקרים translational, מומחי היישום, מר radiographers, טכנולוגים, המתחרים החדשים לתוך השדה.
Protocol
Representative Results
Discussion
בדיקות CMR פונקציונלי יכול להתנהל בהצלחה בטסלה 7. בהתבסס על עוצמת השדה מונע רווח SNR, CINE תמונות של הלב האנושי יכול לרכוש עם רזולוציה מרחבית גבוהה בצורה משמעותית לעומת 1.5 או 3 ט בעוד עובי הפרוסה של 6 עד 8 מ”מ ו בתוך המטוס קצה voxel אורכים של 1.2 עד 2.0 מ מ משמשים התחתון שדה קליני החוזק1,<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים להכיר המתקנים, הסיוע המדעית והטכנית של מתקן הדמיה הלאומי במרכז מתקדם הדמיה, אוניברסיטת קווינסלנד. כן נרצה להודות גאלווי גרהאם איאן Brereton על עזרתם לקבל מענק CAESIE Thoralf Niendorf.
Materials
| 7 Tesla MRI system | Siemens | Investigational Device | |
| 32-Channel -1H-Cardiac Coil | MRI.Tools GmbH | Transmit/Receive RF Coil for MR Imaging and Spectroscopy at 7.0 Tesla | |
| ECG Trigger Device | Siemens | ||
| Pulse Trigger Device | Siemens |
References
- Kramer, C. M., et al. Standardized cardiovascular magnetic resonance (CMR) protocols 2013 update. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 15 (1), 1 (2013).
- Earls, J. P., Ho, V. B., Foo, T. K., Castillo, E., Flamm, S. D. Cardiac MRI: Recent progress and continued challenges. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 16 (2), 111-127 (2002).
- Wintersperger, B. J., et al. Cardiac CINE MR imaging with a 32-channel cardiac coil and parallel imaging: Impact of acceleration factors on image quality and volumetric accuracy. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 23 (2), 222-227 (2006).
- Schmitt, M., et al. A 128-channel receive-only cardiac coil for highly accelerated cardiac MRI at 3 Tesla. Magnetic Resonance in Medicine. 59 (6), 1431-1439 (2008).
- Wech, T., et al. High-resolution functional cardiac MR imaging using density-weighted real-time acquisition and a combination of compressed sensing and parallel imaging for image reconstruction. RöFo: Fortschritte Auf Dem Gebiete Der Röntgenstrahlen Und Der Nuklearmedizin. 182 (8), 676-681 (2010).
- Stäb, D., et al. CAIPIRINHA accelerated SSFP imaging. Magnetic Resonance in Medicine. 65 (1), 157-164 (2011).
- Gutberlet, M., et al. Influence of high magnetic field strengths and parallel acquisition strategies on image quality in cardiac 2D CINE magnetic resonance imaging: comparison of 1.5 T vs. 3.0 T. European Radiology. 15 (8), 1586-1597 (2005).
- Gutberlet, M., et al. Comprehensive cardiac magnetic resonance imaging at 3.0 Tesla: feasibility and implications for clinical applications. Investigative radiology. 41 (2), 154-167 (2006).
- Kraff, O., Fischer, A., Nagel, A. M., Mönninghoff, C., Ladd, M. E. MRI at 7 tesla and above: Demonstrated and potential capabilities: Capabilities of MRI at 7T and Above. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 41 (1), 13-33 (2015).
- Moser, E., Stahlberg, F., Ladd, M. E., Trattnig, S. 7-T MR-from research to clinical applications?. NMR in Biomedicine. 25 (5), 695-716 (2012).
- Hecht, E. M., Lee, R. F., Taouli, B., Sodickson, D. K. Perspectives on Body MR Imaging at Ultrahigh Field. Magnetic Resonance Imaging Clinics of North America. 15 (3), 449-465 (2007).
- Niendorf, T., et al. W(h)ither human cardiac and body magnetic resonance at ultrahigh fields? technical advances, practical considerations, applications, and clinical opportunities: Advances in ultrahigh field Cardiac and Body Magnetic Resonance. NMR in Biomedicine. 29 (9), 1173-1179 (2016).
- Niendorf, T., Sodickson, D. K., Krombach, G. A., Schulz-Menger, J. Toward cardiovascular MRI at 7 T: clinical needs, technical solutions and research promises. European Radiology. 20 (12), 2806-2816 (2010).
- Niendorf, T., et al. Progress and promises of human cardiac magnetic resonance at ultrahigh fields: A physics perspective. Journal of Magnetic Resonance. 229, 208-222 (2013).
- Hinton, D. P., Wald, L. L., Pitts, J., Schmitt, F. Comparison of Cardiac MRI on 1.5 and 3.0 Tesla Clinical Whole Body Systems. Investigative Radiology. 38 (7), 436-442 (2003).
- Ohliger, M. A., Grant, A. K., Sodickson, D. K. Ultimate intrinsic signal-to-noise ratio for parallel MRI: Electromagnetic field considerations. Magnetic resonance in medicine. 50 (5), 1018-1030 (2003).
- Vaughan, J. T., et al. Whole-body imaging at 7T: Preliminary results. Magnetic Resonance in Medicine. 61 (1), 244-248 (2009).
- Hezel, F., Thalhammer, C., Waiczies, S., Schulz-Menger, J., Niendorf, T. High Spatial Resolution and Temporally Resolved T2* Mapping of Normal Human Myocardium at 7.0 Tesla: An Ultrahigh Field Magnetic Resonance Feasibility Study. PLOS ONE. 7 (12), e52324 (2012).
- Suttie, J. J., et al. 7 Tesla (T) human cardiovascular magnetic resonance imaging using FLASH and SSFP to assess cardiac function: validation against 1.5 T and 3 T. NMR in biomedicine. 25 (1), 27-34 (2012).
- von Knobelsdorff-Brenkenhoff, F., et al. Cardiac chamber quantification using magnetic resonance imaging at 7 Tesla-a pilot study. European Radiology. 20 (12), 2844-2852 (2010).
- Winter, L., et al. Comparison of three multichannel transmit/receive radiofrequency coil configurations for anatomic and functional cardiac MRI at 7.0T: implications for clinical imaging. European Radiology. 22 (10), 2211-2220 (2012).
- Schmitter, S., et al. Cardiac imaging at 7 tesla: Single- and two-spoke radiofrequency pulse design with 16-channel parallel excitation: Cardiac Imaging at 7T. Magnetic Resonance in Medicine. 70 (5), 1210-1219 (2013).
- Krug, J., Rose, G., Stucht, D., Clifford, G., Oster, J. Limitations of VCG based gating methods in ultra high field cardiac MRI. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 15 (Suppl 1), W19 (2013).
- Stäb, D., Roessler, J., O’Brien, K., Hamilton-Craig, C., Barth, M. ECG Triggering in Ultra-High Field Cardiovascular MRI. Tomography. 2 (3), 167-174 (2016).
- Gräßl, A., et al. Design, evaluation and application of an eight channel transmit/receive coil array for cardiac MRI at 7.0T. European Journal of Radiology. 82 (5), 752-759 (2013).
- Graessl, A., et al. Modular 32-channel transceiver coil array for cardiac MRI at 7.0T. Magnetic Resonance in Medicine. 72 (1), 276-290 (2014).
- Snyder, C. J., et al. Initial results of cardiac imaging at 7 tesla. Magnetic Resonance in Medicine. 61 (3), 517-524 (2009).
- Meloni, A., et al. Detailing magnetic field strength dependence and segmental artifact distribution of myocardial effective transverse relaxation rate at 1.5, 3.0, and 7.0 T: Magnetic Field Dependence of Myocardial R 2 *. Magnetic Resonance in Medicine. 71 (6), 2224-2230 (2014).
- von Knobelsdorff-Brenkenhoff, F., et al. Assessment of the right ventricle with cardiovascular magnetic resonance at 7 Tesla. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 15, 23 (2013).
- Petersen, S. E., et al. Reference ranges for cardiac structure and function using cardiovascular magnetic resonance (CMR) in Caucasians from the UK Biobank population cohort. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 19 (1), (2017).
- Frauenrath, T., et al. Feasibility of cardiac gating free of interference with electro-magnetic fields at 1.5 Tesla, 3.0 Tesla and 7.0 Tesla using an MR-stethoscope. Investigative radiology. 44 (9), 539-547 (2009).
- Frauenrath, T., et al. Acoustic cardiac triggering: a practical solution for synchronization and gating of cardiovascular magnetic resonance at 7 Tesla. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 12 (1), 67 (2010).
- Schroeder, L., et al. A Novel Method for Contact-Free Cardiac Synchronization Using the Pilot Tone Navigator. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. 24, 3103 (2016).
