Risonanza magnetica cardiaca a 7 Tesla
Summary
Il guadagno di sensibilità intrinseca alla risonanza magnetica ultraelevata campo tiene la promessa per l’imaging ad alta risoluzione spaziale del cuore. Qui, descriviamo un protocollo personalizzato per funzionale a risonanza magnetica cardiovascolare (CMR) a 7 Tesla utilizzando un’avanzato multi-canale radio-frequenza bobina, spessoramento del campo magnetico e un concetto d’avviamento.
Abstract
CMR ad un ultra-alto campo (campo magnetico B0 ≥ 7 Tesla) beneficia il vantaggio del rapporto segnale-rumore (SNR) inerente alle più alte resistenze del campo magnetico e potenzialmente fornisce il segnale migliore contrasto e risoluzione spaziale. Mentre promettenti risultati sono stati raggiunti, ultra-alto campo CMR è difficile a causa di vincoli di deposizione di energia e fenomeni fisici come trasmissione campo non-uniformità e disomogeneità di campo magnetico. Inoltre, l’effetto magneto-idrodinamica rende difficile la sincronizzazione dell’acquisizione dei dati con il movimento cardiaco. Le sfide sono attualmente affrontate dalle esplorazioni nella tecnologia di romanzo a risonanza magnetica. Se tutti gli ostacoli possono essere superati, ultra-alto campo CMR può generare nuove opportunità di CMR funzionale, caratterizzazione di tessuto miocardico, microstruttura imaging o formazione immagine metabolica. Riconoscendo questo potenziale, mostriamo che tecnologia coil multi-canale radio frequenza (RF) su misura per CMR a 7 Tesla insieme al più alto ordine B0 spessoramento e un segnale di backup per triggering cardiaco facilita ad alta fedeltà CMR funzionale. Con la configurazione proposta, quantificazione camera cardiaca può essere realizzato in tempi di esame simili a quelli realizzati a bassa intensità di campo. Per condividere questa esperienza e per sostenere la diffusione di questo know-how, questo lavoro descrive la nostra installazione e protocollo su misura per CMR funzionale alle 7 Tesla.
Introduction
A risonanza magnetica cardiovascolare (CMR) è di comprovato valore clinico con una gamma crescente di indicazioni cliniche1,2. In particolare, la valutazione della morfologia cardiaca e funzione è di grande rilevanza e tipicamente realizzato da rilevamento e visualizzazione che il movimento del cuore durante l’intero ciclo cardiaco utilizzando segmentato (alito-tenuta bidimensionale (2D) cinematograpic Tecniche di imaging CINE). Mentre un alta risoluzione spazio-temporale e sangue-miocardio alto contrasto elevato rapporto segnale-rumore (SNR) sono richiesti, l’acquisizione di dati altamente è vincolato tramite il movimento cardiaco e respiratorio e l’uso di più respiro-stive, nonché la necessità per tutto il cuore o ventricolare sinistra copertura conduce spesso ai tempi di scansione completa. Imaging parallelo, la formazione immagine simultanea multi-slice o altre tecniche di aiutano ad per affrontare il movimento di accelerazione relativi vincoli3,4,5,6.
Inoltre, di beneficiare di guadagno il SNR inerente alle più alti campi magnetici, sistemi ad alto campo con B0 = 3 Tesla sono sempre più impiegati nella routine clinica7,8. Lo sviluppo ha anche incoraggiato le indagini in ultra-alto campo (B0≥ 7 Tesla, f≥298 MHz) CMR9,10,11,12,13,14. L’aumento di contrasto SNR e sangue-miocardio inerente alla resistenza del campo superiore mantiene la promessa di essere trasferibili in avanzata CMR funzionali utilizzando una risoluzione spaziale che supera i limiti15,16, oggi 17. A sua volta, nuove possibilità per la risonanza magnetica (MR) basato caratterizzazione del tessuto miocardico, formazione immagine metabolica e microstruttura imaging sono attesi13. Finora, i diversi gruppi hanno dimostrato la fattibilità della CMR a 7 Tesla e specificamente su misura campo ultra-alta tecnologia è stato introdotto17,18,19,20, 21,22. Per quanto riguarda questi sviluppi promettenti, il potenziale di ultra-alto campo che CMR può essere considerato ancora non sfruttato13. Allo stesso tempo, fenomeni fisici e gli ostacoli pratici come disomogeneità di campo magnetico, radio frequenza (RF) eccitazione campo non-uniformità, manufatti fuori risonanza, effetti dielettrici, localizzata dei tessuti riscaldamento e resistenza del campo i vincoli indipendenti di deposizione di potenza RF fare imaging ad ultra-alto campo impegnativo10,17. Questi ultimi sono impiegati per controllare il riscaldamento del tessuto RF indotta e per garantire un funzionamento sicuro. Inoltre, elettrocardiogramma (ECG) basata di attivazione può essere significativamente influenzata dal23,19,di effetto magneto-idrodinamica (MHD)24. Per affrontare le sfide indotte dalla lunghezza d’onda corta in tessuto, matrici di bobina RF ricetrasmettitore molti elementi su misura per CMR a 7 Tesla erano proposti21,25,26,27. Trasmissione di RF parallela fornisce mezzi per campo di trasmissione che modella, noto anche come B1+ spessoramento, che permette di ridurre il campo magnetico disomogeneità e suscettibilità manufatti18,28. Mentre allo stato attuale, alcune di queste misure potrebbe aumentare la complessità sperimentale, i concetti hanno dimostrato utili e possono essere tradotta per i punti di forza di campo clinico di CMR 1,5 T o T. 3
Attualmente, 2D stazionario equilibrato precessione libera (bSSFP) CINE imaging è lo standard di riferimento per CMR clinico funzionale a 1.5 T e 3 T1. Recentemente, la sequenza è stata impiegata con successo a 7 Tesla, ma un gran numero di sfide rimanga19. Paziente specifico B1+ spessoramento e regolazioni di bobina RF supplementare sono state applicate per gestire i vincoli di deposizione di potenza RF e attenta B0 spessoramento è stato effettuato per controllare la sequenza tipica della fascia di artefatti. Con un tempo di scansione medio di 93 minuti per valutazione di funzione ventricolare sinistra (LV), gli sforzi prolungati i tempi di esame oltre limiti clinicamente accettabili. Qui, sequenze di eco di pendenza viziato forniscono una valida alternativa. A 7 Tesla, tempi di esame totale di min (29 ± 5) per la valutazione di funzione di LV sono stati segnalati, che corrisponde anche a protocolli di imaging clinici a bassa forza di campo21. Quindi, Eco di pendenza viziato basato beneficia CMR i prolungato T1 tempi di rilassamento ad ultra-alto campo che si traducono in un contrasto maggiore sangue-miocardio superiore a formazione immagine di eco di pendenza a 1,5 T. Questo rende sottili strutture anatomiche come il pericardio, la mitrale e tricuspid valvole nonché i muscoli papillari ben identificabili. È, quantificazione di camera cardiaca di eco di pendenza viziato basato a 7 Tesla concorda strettamente con LV parametri derivati da formazione immagine di CINE bSSFP 2D a 1,5 T20. A parte questo, quantificazione accurata delle camera ventricolare di destra (RV) è stato recentemente dimostrato fattibile usare una risoluzione alta viziati sequenza di eco di pendenza a 7 Tesla29.
Riconoscendo le sfide e le opportunità della CMR ad ultra-alto campo, questo lavoro presenta un protocollo personalizzato per acquisizioni di CMR funzionale su scanner di ricerca 7 Tesla in fase di sperimentazione e installazione. Il protocollo delinea i fondamenti tecnici, spettacoli come impedimenti possono essere superate e fornisce considerazioni pratiche che aiutano a mantenere il sovraccarico aggiuntivo sperimentale al minimo. Proposta di protocollo imaging costituisce un miglioramento quadruplo in risoluzione spaziale contro pratica clinica di oggi. Esso intende fornire una linea guida per adattatori clinici, medico scienziati, ricercatori traslazionali, esperti di applicazioni, signor radiologi, tecnologi e nuovi operatori nel campo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Gli esami di CMR funzionali potrebbero essere condotte con successo a 7 Tesla. Basato sull’intensità di campo guidato guadagno SNR, immagini CINE del cuore umano potrebbero essere acquistati con risoluzione spaziale significativamente più alto rispetto a 1,5 o 3 T. Mentre uno spessore fetta di 6 a 8 mm e in piano bordo voxel lunghezze di 1.2-2.0 millimetri sono comunemente usate a basso campo clinico punti di forza1,30, le misurazioni a 7 Tesla potrebbe effettu…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori riconoscono le strutture e l’assistenza tecnica e scientifica della struttura nazionale di Imaging presso il centro per Advanced Imaging, University of Queensland. Vorremmo anche ringraziare Graham Galloway e Ian Brereton per il loro aiuto ottenere una sovvenzione CAESIE per 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 |
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