Imagerie par résonance magnétique cardiaque à 7 Tesla
Summary
Le gain de sensibilité inhérent à la résonance magnétique champ ultra prometteuse pour l’imagerie de haute résolution spatiale du cœur. Nous décrivons ici un protocole personnalisé pour la résonance magnétique fonctionnelle cardiovasculaire (CMR) à 7 Tesla en utilisant une bobine avancées multi-canaux radio-fréquence, calage du champ magnétique et un concept de déclenchement.
Abstract
CMR à un très haut champ (champ magnétique B0 ≥ 7 Tesla) bénéficie de l’avantage du rapport signal-bruit (RSB) inhérent à des intensités de champ magnétique supérieures et potentiellement fournit signal meilleur contraste et une résolution spatiale. Tout en promettant des résultats ont été obtenus, ultra-haute champ CMR est difficile en raison de contraintes de dépôts énergétiques et des phénomènes physiques tels que la transmission non champ-uniformites et inhomogénéités du champ magnétique. En outre, l’effet magnéto-hydrodynamique rend difficile la synchronisation de l’acquisition de données avec le mouvement cardiaque. Les défis sont actuellement abordés par explorations dans la technologie novatrice de résonance magnétique. Si tous les obstacles peuvent être surmontés, ultra-haute champ CMR peut générer de nouvelles opportunités pour les CMR fonctionnelle, caractérisation tissulaire myocardique, imagerie de la microstructure ou imagerie métabolique. Reconnaissant ce potentiel, nous montrons que technologie de bobinage multi-canaux radio fréquence (RF) adapté pour CMR à 7 Tesla ainsi que plus élevés ordre B0 calage et un signal de sauvegarde pour déclenchement cardiaque facilite haute-fidélité CMR fonctionnelle. Avec la configuration proposée, quantification de chambre cardiaque peut être accomplie en période d’examen similaires à ceux obtenus à une intensité plus faible. Pour partager cette expérience et favoriser la diffusion de cette expertise, cet ouvrage décrit notre configuration et protocole sur mesure pour les CMR fonctionnelle à 7 Tesla.
Introduction
Résonance magnétique cardiovasculaire (CMR) est de valeur clinique prouvée avec un nombre croissant d’indications cliniques1,2. En particulier, l’évaluation de la morphologie cardiaque et la fonction revêt une importance majeure et généralement réalisé en observant et en visualisant que la motion de coeur tout au long de l’ensemble du cycle cardiaque en utilisant segmenté souffle-qui s’est tenue à deux dimensions (2D) cinematograpic) Techniques d’imagerie CINE). Bien que haute résolution spatio-temporelle, contraste élevé de sang-myocarde et rapport signal sur bruit élevé (SNR) sont nécessaires, l’acquisition de données est très limitée par le mouvement cardiaque et respiratoire et de l’utilisation de multiples souffle-cales ainsi que la nécessité pour tout cœur ou ventriculaire gauche couverture conduit souvent à une vaste analyse fois. Imagerie parallèle, imagerie simultanée de multi-slice ou autre accélération techniques aident à traiter le mouvement associés contraintes3,4,5,6.
En outre, de bénéficier de la SNR inhérente gain au plus élevé des champs magnétiques, systèmes de champ élevée avec B0 = 3 Tesla travaillent de plus en plus en routine clinique7,8. Le développement a également encouragé les enquêtes sur l’ultra haut champ (B0≥7 Tesla, f≥298 MHz) CMR9,10,11,12,13,14. Le gain en contraste SNR et sang-myocarde inhérent à l’intensité de champ supérieure promet d’être transférable dans renforcée CMR fonctionnelle à l’aide d’une résolution spatiale qui dépasse limites15,16, aujourd’hui 17. À son tour, de nouvelles possibilités pour la résonance magnétique (RM) caractérisation tissulaire myocardique, imagerie métabolique et l’imagerie de la microstructure sont attendus13. Jusqu’à présent, plusieurs groupes ont démontré la faisabilité de CMR à 7 Tesla et spécifiquement adaptées champ ultra haute technologie a été introduite le17,18,19,20, 21,22. En ce qui concerne ces développements prometteurs, le potentiel de champ ultra-haute CMR peut être considérée comme encore inexploité13. Dans le même temps, les phénomènes physiques et les obstacles pratiques tels que les inhomogénéités du champ magnétique, excitation radiofréquence (RF) champ non-uniformites, artefacts hors-résonance, effets diélectriques, chauffage tissulaire localisée et l’intensité du champ contraintes de dépôts de puissance RF indépendantes font d’imagerie à ultra-haute domaine un défi10,17. Ces derniers sont employés pour contrôler RF induit tissu chauffant et pour assurer un fonctionnement sécuritaire. En outre, électrocardiogramme (ECG) basé de déclenchement peut être touchée par la magnétohydrodynamique (MHD) effet19,23,24. Pour régler les problèmes induits par la courte longueur d’onde dans le tissu, tableaux de bobine plusieurs éléments émetteur-récepteur RF sur mesure pour les CMR à 7 Tesla ont été proposé21,25,26,27. Transmission en parallèle RF fournit le moyen de champ de transmission façonnage, également connu sous le nom B1+ calage, qui permet de réduire les inhomogénéités du champ magnétique et les artefacts de susceptibilité18,28. Alors qu’à l’heure actuelle, certaines de ces mesures pourraient augmenter la complexité expérimentale, les concepts se sont avérés utiles et peuvent être traduites pour les intensités de champ clinique du CMR 1,5 T ou 3 T.
Actuellement, l’imagerie 2D regime équilibré précession libre (bSSFP) CINE est la norme de référence pour les CMR fonctionnelle clinique à 1,5 T et 3 T1. Récemment, la séquence a été employée avec succès à 7 Tesla, mais un grand nombre de défis demeure19. Patient spécifique B1+ calage et ajustements de bobine supplémentaires RF ont été appliquées pour gérer les contraintes de dépôts de puissance RF et caler soigneusement les0 B a été réalisée afin de contrôler la séquence typique des bandes d’artefacts. Avec un temps de recherche moyen de 93 minutes pour l’évaluation de fonction ventriculaire gauche (VG), les efforts prolongés les temps d’examen au-delà des limites acceptables sur le plan clinique. Ici, les séquences d’écho de gradient gâté fournissent une alternative viable. À 7 Tesla, fois examen total de min (29 ± 5) pour l’évaluation de fonction LV ont été signalés, ce qui correspond bien à des protocoles cliniques d’imagerie à bas champ atouts21. Ainsi, spoiled gradient echo base CMR bénéficie les prolongée T1 temps de relaxation à ultra-haute field qui résultent en un contraste amélioré de sang-myocarde supérieur à l’imagerie écho de gradient à 1,5 T. Cela rend les structures anatomiques subtils tels que le péricarde, la mitrale et tricuspide vannes ainsi que les muscles papillaires bien identifiable. Parallèlement, quantification chambre cardiaque gâté echo de gradient basé à 7 Tesla concorde étroitement avec LV paramètres dérivés de l’imagerie 2D bSSFP CINE à 1,5 T20. En dehors de cela, une quantification (RV) chambre ventriculaire droit précise a été récemment démontrée réalisable à l’aide d’une haute résolution gâté séquence écho de gradient à 7 Tesla29.
Reconnaissant les défis et les opportunités du CMR à très haut champ, cet ouvrage présente un protocole personnalisé pour les acquisitions de CMR fonctionnelles sur un scanner de recherche expérimental 7 Tesla et le programme d’installation. Le protocole décrit les fondements techniques, montre comment les obstacles peuvent être surmontés et fournit des considérations pratiques qui aident à maintenir la charge mémoire supplémentaire expérimentale au minimum. Le projet de protocole d’imagerie constitue une amélioration en quatre volets de la résolution spatiale par rapport à la pratique clinique actuelle. Il est destiné à fournir une ligne directrice pour adaptateurs cliniques, médecins chercheurs, translationnelles chercheurs, experts demande, Monsieur radiologues, technologues et nouveaux venus dans le domaine.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les examens de CMR fonctionnelles pourraient être réalisés avec succès à 7 Tesla. Selon l’intensité de champ piloté par gain SNR, images CINE du cœur humain pouvaient être acquise avec une résolution spatiale beaucoup plus élevée par rapport à 1,5 ou 3 T. Alors qu’une épaisseur de tranche de 6 à 8 mm et dans le plan bord voxel longueurs de 1,2 à 2,0 mm sont couramment utilisés à plus faible champ clinique points forts1,30, les mesures à 7 T…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs remercient les installations et l’assistance scientifique et technique de l’installation d’imagerie nationale au Centre d’imagerie de pointe, Université du Queensland. Nous tenons également à remercier Graham Galloway et Ian Brereton pour leur aide afin d’obtenir une subvention CAESIE pour 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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