JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Traduction automatique
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Médecine

7 Tesla, kardiyak manyetik rezonans görüntüleme

Published: January 06, 2019
doi:
10.3791/55853
, , , , , , ,
1The Centre for Advanced Imaging,The University of Queensland, Brisbane, Australia, 2Department of Diagnostic and Interventional Radiology,University Clinic Würzburg, Würzburg, Germany, 3Siemens Healthcare Pty Ltd, Brisbane, Australia, 4Richard Slaughter Centre of Excellence in CVMRI,The Prince Charles Hospital, Brisbane, Australia, 5MRI.Tools GmbH, Berlin, Germany

Summary

Ultrahigh alan manyetik rezonans için doğasında duyarlılık kazanç yüksek uzaysal çözünürlük görüntüleme kalp için söz sahibidir. Burada, fonksiyonel kardiyovasküler manyetik rezonans (CMR) için özelleştirilmiş bir protokol 7 Tesla bir gelişmiş çok kanallı radyo frekanslı bobin, manyetik alan titremeden ve tetikleyici bir kavram kullanarak açıklar.

Abstract

CMR Ultra yüksek bir alan (manyetik alan şiddeti B0 ≥ 7 Tesla) yararları gelen sinyal-gürültü oranı (SNR) avantajı yüksek manyetik alan güçlü doğal ve potansiyel olarak geliştirilmiş sinyal kontrast ve uzaysal çözünürlük sağlar. Sonuçlar elde umut verici iken, ultra yüksek alan CMR enerji birikimi kısıtlamaları ve iletim alan sigara-uniformities ve manyetik alan inhomogeneities gibi fiziksel olaylar nedeniyle zordur. Buna ek olarak, manyeto-hidrodinamik etkisi kardiyak hareket ile veri toplama eşitlenmesi zor işler. Sorunlar şu anda keşifler yeni manyetik rezonans teknoloji içine tarafından ele alınmaktadır. Tüm engelleri aşmak, ultra yüksek alan CMR fonksiyonel CMR, miyokard doku karakterizasyonu, mikroyapı görüntüleme veya metabolik görüntüleme için yeni fırsatlar verebilir: Bu potansiyeli kabul ederek, gösterdiğimiz kardiyak tetikleyen yüksek sadakat kolaylaştırır için çok kanallı radyo frekansı (RF) bobin teknoloji CMR daha yüksek sipariş B0 titremeden ile birlikte 7 Tesla ve yedek bir sinyal için uygun işlevsel CMR. Önerilen kurulum ile kardiyak odası miktar muayene zamanlarda bu alt alan güçlü elde benzer gerçekleştirilebilir. Bu deneyimi paylaşmak ve bu bilgi birikimi yayılması desteklemek için bu iş bizim kurulumunu ve 7 Tesla, fonksiyonel CMR için özel olarak tasarlanmış protokol açıklar.

Introduction

Kardiyovasküler manyetik rezonans (CMR) kanıtlanmış klinik klinik endikasyonları1,2ile büyüyen bir dizi değeridir. Özellikle, kardiyak Morfoloji ve işlevi değerlendirme büyük alaka olduğunu ve genellikle fark izleme ve görselleştirme tüm kalp döngüsü kullanarak boyunca kalp hareketli parçalara nefes düzenlenen iki boyutlu (2D) cinematograpic () CINE) görüntüleme teknikleri. Bir yüksek spatio-zamansal çözünürlük, yüksek kan-Miyokardiyum kontrast ve yüksek sinyal gürültü oranı (SNR) gerekli olmakla birlikte, veri toplama son derece kalp ve solunum hareket ve birden fazla nefes-tutar yanı sıra ihtiyaç kullanımı sınırlıdır tüm kalp için veya sol ventrikül kapsama genellikle kez kapsamlı tarama açar. Paralel görüntüleme, aynı anda birden çok dilim görüntüleme veya hareket adrese teknikleri yardımcı diğer ivme ile ilgili kısıtlamaları3,4,5,6.

Ayrıca, faydalanmak için doğal SNR kazanç daha yüksek manyetik alanlar yüksek alan sistemleri B0 ile 3 Tesla = giderek klinik rutin7,8‘ istihdam edilmektedir. Gelişme de Ultra yüksek alan soruşturmalar teşvik etmiştir (B0≥7 Tesla, f≥298 MHz) CMR9,10,11,12,13,14. SNR ve kan-Miyokardiyum aksine daha yüksek alan şiddeti doğal kazanç bugünkü sınırları15,16, aşan bir uzaysal çözünürlük kullanarak gelişmiş fonksiyonel CMR transferrable olmak söz sahibidir 17. buna karşılık, manyetik rezonans (MR) için yeni olanaklar dayalı miyokard doku karakterizasyonu, metabolik görüntüleme ve mikroyapı görüntüleme beklenen13. Şimdiye kadar çeşitli gruplar özel Ultra yüksek alan teknoloji olmuştur CMR 7 Tesla ve özellikle fizibilite17,18,19,20tanıttı göstermiştir, 21,22. Bu umut verici gelişmeler, ultra yüksek alan CMR olarak kabul henüz kullanılmayan13potansiyeli ile ilgili olarak. Aynı zamanda, fiziksel olaylar ve manyetik alan inhomogeneities, radyo frekansı (RF) uyarma alan sigara uniformities, kapalı-rezonans eser, dielektrik etkileri, yerelleştirilmiş doku ısıtma ve alan şiddeti gibi pratik engeller bağımsız RF Güç ifade kısıtlamaları düşsel vasıl Ultra yüksek alan10,17zorlayıcı olun. İkinci indüklenen RF doku Isıtma denetlemek ve güvenli çalışmasını sağlamak için istihdam edilmektedir. Ayrıca, temel elektrokardiyogram (EKG) tetikleyen önemli ölçüde manyeto-hidrodinamik (MHD) etkisi19,23,24tarafından etkilenebilir. Kısa dalga boyu doku tarafından indüklenen sorunları ele almak üzere, önerilen21,25,26,277 Tesla, CMR için özel olarak tasarlanmış çok öğeli alıcı RF bobin dizileri vardı. Paralel RF iletimi sağlayan manyetik alan inhomogeneities ve duyarlılık eserler18,28azaltmak için şekillendirme, olarak da bilinen B1+ titremeden, iletim alanı için sağlar. Şu anki aşamasında iken, gittiyseniz deneysel karmaşıklığını artırabilir, kavramları yararlı kanıtlamış ve CMR 1.5 T veya 3 T. klinik alan güçlü için tercüme edilebilir

Şu anda, 2D dengeli kararlı duruma ücretsiz devinim (bSSFP) CINE görüntüleme 1.5 T ve 3 T1klinik fonksiyonel CMR başvurusunu standarttır. Son zamanlarda, sırası başarıyla 7 Tesla istihdam edildi, ancak zorluklar çok sayıda19kalır. Hasta belirli B1+ titremeden ve ilave RF bobin ayarlamaları RF Güç ifade kısıtlamaları yönetmek için uygulanan ve dikkatli B0 titremeden eserler bantlama tipik sırasını denetlemek için gerçekleştirildi. 93 dakika sol ventrikül (LV) işlev değerlendirmesi için bir ortalama Tarama süresi ile çabaları muayene kez klinik olarak kabul edilebilir sınırları aşan uzun. Burada, şımarık degrade yankı dizileri bir alternatif sağlar. 7 Tesla hangi alt alan güçlü21klinik görüntüleme protokoller için de karşılık gelen (29 ± 5) min Toplam Sınav zamanlarında LV fonksiyonu değerlendirmesi için bildirildi. Böylece, temel şımarık degrade yankı uzun süreli T1 gevşeme degrade yankı düşsel vasıl 1.5 T. daha üstün bir gelişmiş kan-Miyokardiyum kontrast neden zaman Ultra yüksek alan gelen CMR faydaları Bu kalp zarını, mitral ve triküspid vanalar gibi papiler kaslar gibi ince anatomik yapıları iyi olarak tanımlanabilir işler. Congruously, şımarık degrade yankı bağlı kardiyak odası miktar 7 Tesla, yakından 2D bSSFP CINE görüntüleme 1.5 T20türetilen LV parametreleri kabul eder. Bunun dışında doğru sağ ventrikül (RV) odası miktar son zamanlarda uygun yüksek çözünürlüklü kullanarak degrade yankı sırası 7 Tesla29şımarık gösterilmiştir.

Zorlukları ve fırsatları CMR Ultra yüksek Field’da kabul ederek, bu çalışma bir kurulum ve bir araştırma 7 Tesla araştırma tarayıcı üzerinde fonksiyonel CMR satın almalar için özelleştirilmiş Protokolü sunar. Protokol teknik temelleri, nasıl engelleri üstesinden gelebilir ve pratik dikkat edilmesi gereken noktalar en azından ekstra deneysel yükü tutmaya yardımcı sağlar gösterir özetliyor. Önerilen görüntüleme Protokolü Uzaysal Çözünürlük karşı dört kat artış oluşturan bugünün klinik pratikte. Klinik adaptörler, Doktor bilim adamları, translasyonel araştırmacılar, uygulama uzmanları, Bay radiographers, teknoloji ve yeni girenler için alana bir kılavuz sağlamak içindir.

Protocol

Çalışma Queensland Üniversitesi Etik Komitesi tarafından onaylanmış, Queensland, Avustralya ve aydınlatılmış onam elde tüm konulardan çalışmaya dahil. 1. konular Gönüllü denekler 18 yaşını doldurmuş Queensland Üniversitesi dahili olarak işe almak. Aydınlatılmış onam Her konu manyetik rezonans görüntüleme (MRG) güvenli bölge girmeden önce muayene geçiren potansiyel riskleri hakkında bilgilendirmek. Özellikle, ultra yüksek manyeti…

Representative Results

Gönüllülerden elde edilen kalp CINE sınavları temsilcisi sonuçları Şekil 4′ te tasvir edilmektedir. Gösterilen sistolik ve diyastolik zaman-çerçeveleri kısa eksen ve bir dört-odası uzun ekseni insan kalbi görünümleridir. (Şekil 4 c, 4 d, 4 g, 4 h) uzun eksen görünümlerine göre anlamlı olarak daha yüksek uzaysal çözünürlük kısa eksen sayısı (<strong…

Discussion

Fonksiyonel CMR Sınavları başarıyla 7 Tesla yürütülen. SNR kazanç tahrik alan gücüne dayalı, insan kalbinin görüntülerini CINE 1.5 ya da 3 T. ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha yüksek uzaysal çözünürlük ile elde edilebilir 6-8 mm ve uçak-Voksel kenar uzunlukları 1.2-2.0 mm alt klinik alan güçlü1,30, 7 Tesla ölçülerde yaygın olarak kullanılan bir dilim kalınlığı bir dilim kalınlığı 4 mm ve bir izotropik il…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar imkanları ve Merkezi Ulusal Imaging tesisinde bilimsel ve teknik yardım için gelişmiş düşsel, Queensland Üniversitesi kabul edersiniz. Biz de Graham Galloway ve Ian Brereton Thoralf Niendorf için bir CAESIE hibe elde etmek onların yardım için teşekkür etmek istiyorum.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kramer, C. M., et al. Standardized cardiovascular magnetic resonance (CMR) protocols 2013 update. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 15 (1), 1 (2013).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Stäb, D., et al. CAIPIRINHA accelerated SSFP imaging. Magnetic Resonance in Medicine. 65 (1), 157-164 (2011).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Vaughan, J. T., et al. Whole-body imaging at 7T: Preliminary results. Magnetic Resonance in Medicine. 61 (1), 244-248 (2009).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Snyder, C. J., et al. Initial results of cardiac imaging at 7 tesla. Magnetic Resonance in Medicine. 61 (3), 517-524 (2009).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).

Tags

Cardiac MRI7 TeslaUltra-high FieldMulti-channel RF CoilSubject PositioningB0 ShimmingECG TriggeringMyocardial Function AssessmentSpatial ResolutionTransceiver ArrayPatient Table SetupPower-splitterPhase-shifterTransmit-receive Interface
check_url/fr/55853?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet Article
Stäb, D., Al Najjar, A., O’Brien, K., Strugnell, W., Richer, J., Rieger, J., Niendorf, T., Barth, M. Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla. J. Vis. Exp. (143), e55853, doi:10.3791/55853 (2019).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image