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Medicina

Ressonância magnética cardíaca na Tesla 7

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

O ganho de sensibilidade inerente à ressonância magnética de campo ultra alta é uma promessa para imagens de alta resolução espacial do coração. Aqui, descrevemos um protocolo personalizado para funcionais de ressonância magnética cardiovascular (CMR) em Tesla 7 usando uma bobina de avançada multi-canal de rádio-frequência, campo magnético shims e um conceito de disparo.

Abstract

CMR em um campo de ultra-alta (força do campo magnético B0 ≥ 7 Tesla) beneficia a vantagem da relação sinal-ruído (SNR) inerente à maior intensidade de campo magnético e potencialmente fornece sinal melhor contraste e resolução espacial. Enquanto prometendo resultados que foram alcançados, ultra-alta campo CMR é um desafio devido a restrições de deposição de energia e fenômenos físicos tais como campo de transmissão não-uniformities e heterogeneidades do campo magnético. Além disso, o efeito magneto-hidrodinâmica processa a sincronização com a aquisição de dados com o movimento cardíaco difícil. Os desafios atualmente são abordados por explorações em tecnologia nova ressonância magnética. Se todos os obstáculos podem ser superados, ultra-alta campo CMR pode gerar novas oportunidades para CMR funcional, caracterização tecidual miocárdica, imagem latente da microestrutura ou imagem metabólica. Reconhecendo este potencial, mostramos que tecnologia de bobina de multi-canal de radiofrequência (RF) adaptados para CMR no 7 Tesla juntamente com maior ordem B0 shims e um sinal de backup para cardíaco provocando facilita alta fidelidade funcional CMR. Com a configuração proposta, quantificação de câmara cardíaca pode ser realizada em épocas de exame semelhantes aos obtidos em baixa intensidade de campo. Para compartilhar essa experiência e apoiar a divulgação desta especialidade, este trabalho descreve a nossa instalação e protocolo adaptado para CMR funcional em Tesla 7.

Introduction

Ressonância magnética cardiovascular (CMR) é de valor clínico comprovado com uma crescente gama de indicações clínicas1,2. Em particular, a avaliação da morfologia cardíaca e a função é de grande relevância e normalmente realizado pelo rastreamento e visualizando que o movimento do coração durante todo o ciclo cardíaco completo usando segmentado (respiração-realizada cinematograpic bidimensional (2D) Técnicas de imagem CINE). Enquanto um espaço-temporal de alta resolução, contraste elevado de sangue-miocárdio e alta relação sinal-ruído (SNR) são necessários, a aquisição de dados é altamente restrito pelo movimento cardíaco e respiratório e o uso de múltiplos respiração-prende, bem como a necessidade de todo coração ou ventricular esquerda cobertura conduz frequentemente a extensa varredura vezes. Imagiologia paralela, simultânea de imagem de multi-slice ou outra técnicas ajudam a abordar o movimento de aceleração relacionadas com restrições3,4,5,6.

Além disso, para beneficiar o SNR inerente ganhar na maiores campos magnéticos, sistemas de alto campo com B0 = 3 Tesla são cada vez mais empregados na rotina clínica7,8. O desenvolvimento também tem incentivado a investigações do campo ultra alta (B0≥7 Tesla, f≥298 MHz) CMR9,10,11,12,13,14. O ganho no SNR e sangue-miocárdio contraste inerente à força do campo superior mantém a promessa de ser transferíveis em reforçada CMR funcional usando uma resolução espacial que excede limites15,16, hoje 17. por sua vez, novas possibilidades de ressonância magnética (RM) com base em caracterização tecidual miocárdica, imagens metabólica e microestrutura imagem são esperados13. Até agora, vários grupos têm demonstrado a viabilidade da CMR no 7 Tesla e especificamente adaptados campo ultra alta tecnologia tem sido introduzido17,18,19,20, 21,22. Sobre estes desenvolvimentos promissores, o potencial de ultra-alto campo que CMR pode ser considerado ainda inexplorado13. Ao mesmo tempo, fenômenos físicos e obstáculos práticos como heterogeneidades do campo magnético, rádio frequência (RF) excitação campo non-uniformities, artefatos fora-ressonância, efeitos dielétricos, aquecimento localizadas de tecido e força do campo independentes restrições de deposição de energia de RF fazem imagens no campo ultra alta desafiando10,17. O último é empregado para controlar o aquecimento do tecido RF induzida e para garantir uma operação segura. Além disso, desencadeando o eletrocardiograma (ECG) com base pode ser significativamente afetado pelo magneto-hidrodinâmica (MHD) efeito19,23,24. Para enfrentar os desafios induzidos pelo comprimento de onda curto em tecido, matrizes de bobina de RF transceptor de muitos elementos adaptados para CMR no 7 Tesla foram propostos21,25,26,27. Transmissão paralela RF fornece meios para campo de transmissão moldar, também conhecido como B1+ shims, que permite reduzir o campo magnético heterogeneidades e susceptibilidade artefatos18,28. Enquanto na fase atual, algumas destas medidas podem aumentar a complexidade experimental, os conceitos provaram ser úteis e podem ser traduzidos para a intensidade de campo clínico da CMR 1.5 T ou 3 T.

Atualmente, imagem de CINE 2D estado de equilíbrio estacionário precessão livre (bSSFP) é o padrão de referência para clínica CMR funcional em 1.5 T e 3 T1. Recentemente, a sequência foi empregada com sucesso em 7 Tesla, mas um grande número de desafios permanecem19. Paciente específico B1+ shims e ajustes de bobina de RF extras foram aplicados para gerenciar restrições de deposição de energia de RF e cuidado B0 shims foi realizada para controlar a sequência típica de artefatos de borda. Com um tempo de verificação média de 93 minutos para avaliação de função ventricular esquerda (LV), os esforços prolongados os tempos de exame além dos limites clinicamente aceitáveis. Aqui, mimada gradiente eco sequências fornecem uma alternativa viável. No 7 Tesla, tempos de exame total de min (29 ± 5) para avaliação de função de LV foram relatados, que corresponde bem protocolos clínicos de imagem, em baixa de forças de campo21. Desse modo, mimado eco gradiente com base em benefícios CMR do prolongado T1 relaxamento times no campo ultra alto que resultam em um contraste aprimorado sangue-miocárdio superior à imagem gradiente eco em 1,5 T. Isso torna sutis estruturas anatômicas como o pericárdio, a mitral e tricúspide válvulas bem como músculos papilários bem identificáveis. Congruously, quantificação de câmara cardíaca mimada eco gradiente com base em 7 Tesla concorda intimamente com LV parâmetros derivados de imagens de CINE bSSFP 2D em 1.5 T20. Além disso, precisa quantificação de câmara-ventrículo direito (RV) demonstrou-se recentemente viável usar uma alta resolução mimada sequência gradiente eco em Tesla 729.

Reconhecendo os desafios e oportunidades da CMR no campo ultra alto, este trabalho apresenta uma instalação e um protocolo personalizado para aquisições de CMR funcionais em um scanner de pesquisa experimental 7 Tesla. O protocolo descreve os fundamentos técnicos, mostra como obstáculos podem ser superados e fornece considerações práticas que ajudam a manter a sobrecarga extra experimental no mínimo. O protocolo de imagens proposto constitui uma melhoria quatro vezes a resolução espacial contra a prática clínica de hoje. Ela pretende fornecer uma orientação para adaptadores clínicos, cientistas de médico, pesquisadores translacionais, especialistas em aplicação, senhor radiologistas, tecnólogos e novos operadores para o campo.

Protocol

O estudo é aprovado pelo Comitê de ética da Universidade de Queensland, Austrália, Queensland e consentimento informado foi obtido de todos os indivíduos incluídos no estudo. 1. temas Recrute voluntários sujeitos maiores de 18 anos de idade internamente na Universidade de Queensland. Consentimento informado Informe cada assunto sobre os riscos potenciais de sob o escrutínio antes de entrar na zona de segurança de ressonância magnética (MRI). Especificamen…

Representative Results

Resultados representativos dos exames de CINE cardíacos derivados de voluntários estão representados na Figura 4. Mostrados são sistólico e diastólico prazos de eixo curto e um longo eixo de quatro câmaras, vistas do coração humano. A resolução espacial significativamente maior para os pontos de vista de eixo curto (figura 4a, 4b, 4e, 4f) em comparação com os pontos …

Discussion

Exames de CMR funcionais poderiam ser conduzidos com sucesso em 7 Tesla. Baseado na força do campo conduzido ganho SNR, CINE imagens do coração humano poderiam ser adquiridas com resolução espacial significativamente maior em comparação a 1,5 ou 3 T. Enquanto uma espessura da fatia de 6 a 8 mm e no plano borda voxel comprimentos de 1,2 a 2,0 mm são comumente usados menor campo clínico pontos fortes1,30, as medições em 7 Tesla podia ser conduzida com um…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores reconhecem as instalações e a assistência científica e técnica da instalação nacional no centro de imagem para imagem avançada, Universidade de Queensland. Também gostaríamos de agradecer a Graham Galloway e Ian Brereton por sua ajuda obter uma concessão CAESIE para 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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Cardiac MRI7 TeslaUltra-high FieldMulti-channel RF CoilSubject PositioningB0 ShimmingECG TriggeringMyocardial Function AssessmentSpatial ResolutionTransceiver ArrayPatient Table SetupPower-splitterPhase-shifterTransmit-receive Interface
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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).
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