Kardiale Magnetresonanztomographie bei 7 Tesla
Summary
Die Empfindlichkeit Verstärkung, die höchste Bereich Magnetresonanz verspricht für räumlich hochauflösende Bildgebung des Herzens. Hier beschreiben wir ein Protokoll angepasst für funktionelle kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie (CMR) bei 7 Tesla mit einer erweiterten Multi-Channel-Radiofrequenz-Spule, Magnetfeld-Shim und einem auslösenden Konzept.
Abstract
CMR bei Ultra-Hochfeld (magnetische Feldstärke B0 ≥ 7 Tesla) profitiert von der Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) Vorteil bei höheren Feldstärken inhärente und potentiell bietet verbesserte Signal Kontrast- und räumliche Auflösung. Vielversprechende Ergebnisse erzielt wurden, ist Ultra-Hochfeld CMR durch Energie Ablagerung Zwänge und physikalische Phänomene wie Übertragung Feld Ungleichförmigkeiten und Magnetfeld-Inhomogenitäten anspruchsvoll. Darüber hinaus macht der Magneto-hydrodynamische Effekt die Synchronisation der Datenerfassung mit der Herzbewegung schwierig. Die Herausforderungen werden derzeit von Erforschungen in neuartiger Magnet-Resonanz-Technologie behandelt. Wenn alle Hindernisse überwunden werden können, kann die Ultra-Hochfeld CMR neue Möglichkeiten für funktionale CMR, Herzmuskelgewebe Charakterisierung, Mikrostruktur Bildgebung oder metabolische Bildgebung generiert. Dieses Potenzial zu erkennen, wir zeigen, dass Multi-Channel-Radiofrequenz (RF) Coil Technologie für CMR bei 7 Tesla gemeinsam mit höherer Ordnung B0 Shims und ein backup Signal maßgeschneidert für kardiale Auslösung High-Fidelity erleichtert funktionale CMR. Mit der vorgeschlagenen Einrichtung kann kardiale Kammer Quantifizierung in Untersuchungszeiten ähnlich denen bei geringeren Feldstärken erreicht erreicht werden. Um diese Erfahrung zu teilen und die Verbreitung dieses Know-how zu unterstützen, beschreibt diese Arbeit unserer Einrichtung und Protokoll für funktionale CMR bei 7 Tesla zugeschnitten.
Introduction
Kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie (CMR) ist von bewährten klinischen Wert mit einer wachsenden Palette von klinischen Indikationen1,2. Insbesondere die Beurteilung der kardiale Morphologie und Funktion von großer Bedeutung ist und in der Regel erkannte durch die Verfolgung und visualisieren die Herzbewegung während des gesamten Herzzyklus mit segmentierten Atem stockte zweidimensionale (2D) Cinematograpic ( CINE) bildgebende Verfahren. Während ein hoher räumlich-zeitliche Auflösung, hohe Blut-Myokard-Kontrast und hohen Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) erforderlich sind, wird die Datenerfassung hoch durch die Herz- und Atemwegserkrankungen Bewegung und den Einsatz von mehreren Atem hält, sowie die Notwendigkeit eingeschränkt. ganzem Herzen oder links-ventrikuläre führt Abdeckung häufig zu umfangreichen Scan-Zeiten. Parallele Bildgebung, gleichzeitige Multi-Slice-Bildgebung oder andere Beschleunigung Techniken helfen, die Bewegung im Zusammenhang mit Einschränkungen3,4,5,6.
Darüber hinaus profitieren die inhärente SNR gewinnen bei höheren Magnetfeldern Hochfeld-Systeme mit B0 = 3 Tesla in der klinischen Routine7,8, werden vermehrt eingesetzt. Die Entwicklung hat auch Untersuchungen von Ultra-Hochfeld gefördert (B0≥7 Tesla, f≥298 MHz) CMR9,10,11,12,13,14. Der Gewinn an SNR und Blut-Myokard Kontrast zur höheren Feldstärke inhärenten hält das Versprechen in erweiterten funktionalen CMR mit einer räumlichen Auflösung, die heutigen Grenzen15,16, überschreitet übertragbar sein 17. wiederum neue Möglichkeiten für Magnetresonanz (MR) basierte Herzmuskelgewebe Charakterisierung, metabolische Bildgebung und Mikrostruktur Bildgebung sind erwartete13. Bisher haben mehrere Gruppen gezeigt, die Machbarkeit der CMR bei 7 Tesla und speziell zugeschnittene Ultra-Hochfeld-Technologie wurde17,18,19,20eingeführt, 21,22. In Bezug auf diese viel versprechende Entwicklungen, das Potenzial der Ultra-Hochfeld-CMR in Betracht gezogen werden kann, werden noch ungenutzte13. Gleichzeitig, physikalische Phänomene und praktische Hindernisse wie Magnetfeld-Inhomogenitäten, Radiofrequenz (RF) Erregung Feld Ungleichförmigkeiten, off-Resonance-Artefakte, dielektrische Effekte, lokalisierte Gewebe Heizung und Feldstärke unabhängige RF Power Ablagerung Einschränkungen machen Bildgebung bei Ultra-Hochfeld herausfordernde10,17. Letztere arbeiten, RF induzierte Gewebe Heizung zu kontrollieren und einen gefahrlosen Betrieb sicherzustellen. Elektrokardiogramm (EKG) basierte auslösen kann darüber hinaus deutlich durch die Magneto-hydrodynamischen (MHD) Wirkung19,23,24beeinflusst werden. Zur Bewältigung der Herausforderungen durch die kurze Wellenlänge im Gewebe induziert wurden viele Element Transceiver RF Spule Arrays maßgeschneidert für CMR bei 7 Tesla vorgeschlagenen21,25,26,27. RF Parallelübertragung stellt Mittel für Übermittlungsfeld Formen, auch bekannt als B1+ -Shim, wodurch die Magnetfeld-Inhomogenitäten und Anfälligkeit Artefakte18,28zu reduzieren. Während in der gegenwärtigen Phase, einige dieser Maßnahmen könnte die experimentelle Komplexität erhöhen, die Konzepte hilfreich erwiesen und können übersetzt werden, um die klinische Feldstärken von CMR 1,5 T oder 3 T.
Derzeit ist 2D ausgewogene Steady-State kostenlose Präzession (bSSFP) CINE-Bildgebung Referenz für klinische funktionale CMR bei 1,5 T und 3 T1. Vor kurzem, die Sequenz war erfolgreich bei 7 Tesla beschäftigt, aber eine große Anzahl von Herausforderungen bleiben19. Patienten spezifische B1+ -Shim und zusätzliche RF Spule Anpassungen wurden eingesetzt, um RF Power Ablagerung Abhängigkeiten verwalten und sorgfältige B0 Shimmen wurde durchgeführt, um typische Artefakte Streifenbildung Sequenz steuern. Mit eine durchschnittliche Scanzeit von 93 Minuten für links-ventrikuläre (LV) Funktion Bewertung verlängert die Bemühungen der Untersuchungszeiten klinisch akzeptablen Grenzen. Verwöhnte Gradienten-Echo-Sequenzen sorgen hier eine brauchbare Alternative. Bei 7 Tesla wurden insgesamt Untersuchungszeiten (29 ± 5) min für LV Funktion Bewertung gemeldet, auch klinische Bildgebung Protokolle im unteren Bereich stärken21entspricht. Dabei Basis verwöhnte gradient Echo CMR profitiert von der längeren T1 Relaxationszeiten in Ultra-Hochfeld, die einen verbesserten Blut-Myokard-Kontrast überlegen Gradienten-Echo-Bildgebung bei 1,5 T. führen Dies macht subtile anatomische Strukturen wie der Herzbeutel, der Mitral- und dreiaufklappbar Ventile sowie die papillären Muskeln gut erkennbar. Letzterer, stimmt verwöhnte gradient Echo Basis kardiale Kammer Quantifizierung bei 7 Tesla eng mit LV Parameter aus 2D bSSFP CINE-Bildgebung bei 1,5 T20. Darüber hinaus zeigte genau rechts-ventrikuläre (RV) Kammer Quantifizierung vor kurzem, machbar mit einer hohen Auflösung gradient Echo Sequenz mit 7 Tesla29verwöhnt.
Erkennen die Herausforderungen und Chancen der CMR bei Ultra-Hochfeld, stellt diese Arbeit einen Setup und ein Protokoll für funktionale CMR Akquisitionen auf ein Prüfpräparat 7-Tesla-Forschung Scanner angepasst. Das Protokoll beschreibt die technischen Grundlagen, zeigt, wie Hindernisse überwunden werden können, und bietet praktische Überlegungen, die helfen, um den zusätzlichen experimentellen Aufwand gering zu halten. Das vorgeschlagene bildgebende Protokoll stellt eine vierfache Verbesserung der räumlichen Auflösung im Vergleich zu heutigen klinischen Praxis. Es soll einen Leitfaden für klinische Adapter, Arzt Wissenschaftler, translationale Forscher, Anwendungsexperten, Herr Röntgenassistenten, Technologen und Neueinsteiger in das Feld.
Protocol
Representative Results
Discussion
Funktionelle Untersuchungen der CMR konnte erfolgreich bei 7 Tesla durchgeführt werden. Basierend auf die Feldstärke SNR Gewinn getrieben, konnte CINE Bilder des menschlichen Herzens mit deutlich höherer räumlicher Auflösung im Vergleich zu 1,5 oder 3 T. erworben werden Während einer Scheibendicke von 6 bis 8 mm und in-Plane Voxel-Kante, die Längen von 1,2 bis 2,0 mm am unteren klinischen Bereich stärken1,30, die Messungen bei 7 Tesla gebräuchlich sind m…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren erkennen die Einrichtungen und die wissenschaftliche und technische Unterstützung der nationalen Imaging-Anlage im Zentrum für Advanced Imaging, University of Queensland. Wir möchten auch Danke Graham Galloway und Ian Brereton für ihre Hilfe, ein CAESIE-Stipendium für Thoralf Niendorf zu erhalten.
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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