RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Daniel Stäb1,2, Aiman Al Najjar1, Kieran O'Brien1,3, Wendy Strugnell4, Jonathan Richer3, Jan Rieger5, Thoralf Niendorf5, Markus Barth1
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
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
كسب الحساسية المتأصلة بالرنين المغناطيسي الحقل أولتراهيغ تبشر بتصوير عالية الدقة المكانية للقلب. هنا، نحن وصف بروتوكول مخصص للرنين المغناطيسي الوظيفية القلب والأوعية الدموية (CMR) في 7 تسلا استخدام لفائف متقدم متعدد القنوات ترددات والمجال المغناطيسي الملئ ومفهوم المسبّب.
اتفاقية النقل الطرقي في حقل فائقة (≥0 قوة الحقل المغناطيسي ب 7 تسلا) يستفيد من ميزة نسبة الإشارة إلى الضوضاء (الاستخبارات) المتأصلة في أعلى نقاط قوة الحقل المغناطيسي، ويحتمل أن يوفر إشارة تحسين التباين والقرار المكانية. حين واعدة النتائج التي تحققت، يكون الحقل فائقة CMR تحديا بسبب القيود ترسب الطاقة والظواهر الفيزيائية مثل نقل الحقل غير-أونيفورميتيس وإينهوموجينيتيس المجال المغناطيسي. وبالإضافة إلى ذلك، تأثير مغناطيسي هيدرودينامية يجعل من الصعب المزامنة للحصول على البيانات مع حركة القلب. وتعالج التحديات التي تواجه حاليا الاستكشافات في تكنولوجيا الرنين المغناطيسي الرواية. إذا كان يمكن التغلب على جميع العقبات، لحقل فائقة CMR قد إنشاء فرصاً جديدة ل CMR الوظيفية، وتوصيف أنسجة عضلة القلب، والتصوير المجهرية أو تصوير الأيضية. الاعتراف بهذه الإمكانية، نبين أن التكنولوجيا لفائف متعدد القنوات تردد الراديو (RF) مصممة خصيصا لاتفاقية النقل الطرقي في 7 تسلا جنبا إلى جنب مع أعلى ترتيب ب0 الملئ وإشارة النسخ احتياطي لتحريك القلب ويسهل عالية الدقة الفنية اتفاقية النقل الطرقي. مع الإعداد المقترحة، يمكن أن يتحقق القياس الكمي دائرة القلب في أوقات دراسة مماثلة لتلك التي تحققت في أدنى مجال القوة. لتقاسم هذه الخبرة ودعم النشر لهذه الخبرة، يصف هذا العمل لدينا الإعداد وبروتوكول مصممة خصيصا لاتفاقية النقل الطرقي الوظيفية في 7 تسلا.
الرنين المغناطيسي القلب والأوعية الدموية (CMR) القيمة السريرية المثبتة مع مجموعة متنامية من المؤشرات السريرية1،2. على وجه الخصوص، تقييم مورفولوجيا القلب ووظيفة ذات أهمية كبرى وعادة تتحقق بتعقب وتصور حركة القلب طوال كامل دورة القلب باستخدام مجزأة (عقد التنفس سينيماتوجرابيك ثنائي الأبعاد (2D) تقنيات التصوير السينمائي). بينما تلزم عالية الدقة الزمانية والتباين العالي الدم-عضلة القلب وارتفاع نسبة الإشارة إلى الضوضاء (دائرة الاستخبارات الوطنية)، الحصول على البيانات مقيد عاليا بحركة القلب والجهاز التنفسي واستخدام يحمل نفسا متعددة، فضلا عن الحاجة إلى للقلب كله أو البطين الأيسر التغطية غالباً ما يؤدي إلى مسح واسعة النطاق مرات. تصوير موازية، تصوير شريحة متعددة متزامنة أو أخرى تسارع تقنيات تساعد على معالجة الاقتراح المتعلقة بالقيود3،4،،من56.
وعلاوة على ذلك، الاستفادة من كسب دائرة الاستخبارات الوطنية المتأصلة في أعلى المجالات المغناطيسية، النظم الميدانية عالية مع ب0 = 3 تسلا يعملون بصورة متزايدة في السريرية الروتينية7،8. وشجعت تطوير أيضا تحقيقات ميدانية فائقة (إيه سيفن ب0تسلا، f≥298 ميجاهرتز) CMR9،10،،من1112،،من1314. الكسب في المقابل دائرة الاستخبارات الوطنية وعضلة القلب الدم الملازمة لقوة الحقل أعلى يبشر بأن يكون التحويل إلى CMR الوظيفية تعزيز استخدام قرار المكاني الذي يتجاوز اليوم حدود15،16، 17-في المقابل، إمكانيات جديدة للرنين المغناطيسي (السيد) على أساس توصيف أنسجة عضلة القلب، وتصوير الأيضية والتصوير المجهرية هي المتوقعة13. وحتى الآن، أثبتت عدة مجموعات جدوى اتفاقية النقل الطرقي في 7 تسلا، وعلى وجه التحديد قد التكنولوجيا حقل فائقة مصممة عرض17،،من1819،20، ،من 2122. وفيما يتعلق بهذه التطورات الواعدة، وإمكانات فائقة حقل يمكن اعتبار اتفاقية النقل الطرقي لتكون لكنها لم تستغل بعد13. في الوقت نفسه، والظواهر الفيزيائية والعقبات العملية مثل إينهوموجينيتيس المجال المغناطيسي وتردد الراديو (RF) الإثارة الحقل غير-أونيفورميتيس والتحف قبالة الرنين، آثار عازل، تدفئة الأنسجة المترجمة وقوة الحقل الطاقة الترددات اللاسلكية المستقلة ترسب القيود تجعل من التصوير في ميدان فائقة تحدي10،17. ويعمل هذا الأخير لمراقبة الترددات اللاسلكية التي يتسبب فيها تدفئة الأنسجة وضمان التشغيل الأمن. وعلاوة على ذلك، أدى رسم القلب (ECG) على أساس يمكن إلى حد كبير يتأثر مغناطيسي هيدرودينامية (MHD) تأثير19،،من2324. للتصدي للتحديات الناجمة عن الطول الموجي القصير في الأنسجة، كانت العديد من عنصر مرسل مستقبل RF لفائف صفائف مصممة خصيصا لاتفاقية النقل الطرقي في 7 تسلا المقترحة21،25،،من2627. انتقال الترددات اللاسلكية موازية يوفر الوسائل لنقل الحقل تشكيل، المعروف أيضا ب1+ الملئ، مما يسمح للحد من إينهوموجينيتيس المجال المغناطيسي وقابلية التحف18،28. بينما في المرحلة الحالية، بعض هذه التدابير قد يؤدي إلى زيادة تعقيد التجريبية، والمفاهيم التي ثبت أنها مفيدة ويمكن ترجمتها إلى مواطن القوة الميدانية الإكلينيكية CMR 1.5 طن أو 3 ت.
حاليا، هو تصوير سينما حرة الحركة البدارية (بسفب) حالة مستقرة متوازنة 2D القياسية المرجعية السريرية CMR الوظيفية في 1.5 طن و 3 ر1. في الآونة الأخيرة، التسلسل استخدمت بنجاح في 7 تسلا، ولكن عددا كبيرا من التحديات ما زالت19. وطبقت محددة المريض ب1+ الملئ والتسويات لفائف الترددات اللاسلكية الإضافية لإدارة الترددات اللاسلكية السلطة ترسب القيود وحذرا ب0 الملئ وأجرى للتحكم في تسلسل نموذجية النطاقات التحف. مع لوقت مسح متوسط 93 دقيقة البطين الأيسر (LV) وظيفة التقييم، الجهود لفترات طويلة أوقات الفحص خارج حدود مقبولة سريرياً. تقدم تسلسلات مدلل تدرج صدى هنا، بديل قابل للتطبيق. 7 تسلا، أبلغ دراسة مجموع أوقات دقيقة (29 ± 5) لتقييم وظيفة LV، الذي يناظر أيضا بروتوكولات إكلينيكية التصوير في الميدان أقل نقاط القوة21. وبالتالي، يقوم مدلل تدرج صدى CMR الفوائد من1 تيطويلة الاسترخاء مرات في الميدان الفائقة التي تؤدي تباين المحسن دم-عضلة القلب متفوقة على تصوير صدى التدرج في 1.5 ت. وهذا يجعل من الهياكل التشريحية خفية مثل تامور، وفي التاجي وصمام ثلاثي الشرفات، فضلا عن العضلات الحليمية محددة تحديداً واضحا. كونجرووسلي، يوافق مدلل صدى التدرج على أساس دائرة القلب الكمي في 7 تسلا عن كثب مع معلمات LV المستمدة من تصوير سينما بسفب 2D في 1.5 T20. وعلاوة على ذلك، تجلى دقيقة التحديد الكمي الدائرة (RV) حق البطين مؤخرا ممكناً باستخدام دقة عالية مدلل تسلسل تدرج صدى في 7 تسلا29.
إذ تدرك التحديات والفرص لاتفاقية النقل الطرقي في الميدان فائقة، يعرض هذا العمل على بروتوكول مخصصة للمقتنيات CMR الوظيفية على ماسح بحوث 7 تسلا الفحص والإعداد. ويحدد البروتوكول الأسس التقنية، يظهر كيف يمكن التغلب على العقبات، ويوفر الاعتبارات العملية التي تساعد على إبقاء النفقات العامة تجريبية إضافية كحد أدنى. يشكل البروتوكول المقترح في التصوير تحسن بنسبة أربعة إضعاف في القرار المكانية مقابل الممارسة السريرية اليوم. يهدف إلى توفير مبدأ توجيهي لمحولات السريرية، الطبيب العلماء والباحثين متعدية الجنسيات، خبراء التطبيق، سيقوم السيد، والتكنولوجيين والداخلين الجدد في الحقل.
هو الموافقة على الدراسة من قبل لجنة الأخلاقيات التابعة لجامعة كوينزلاند، كوينزلاند، أستراليا والمستنيرة قد تم الحصول عليها من جميع المواضيع المدرجة في الدراسة.
1-المواضيع
2-إعداد
يصور الممثل نتائج الفحوص سيني القلب المستمدة من المتطوعين في الشكل 4. يظهر الانبساطي والانقباضي زمنية قصيرة محور ومحور طويل للدائرة أربع وجهات نظر قلب الإنسان. القرار المكانية أعلى بكثير لآراء المحور قصيرة (الشكل 4a, 4b، 4e، 4f) مقارنة بآراء محور طويلة (الشكل 4 ج، د 4، ز 4، ح 4) ظاهرة بوضوح. القصير والطويل محور شرائح، توفر الصور التباين إشارة إلى الضوضاء وعضلة القلب الدم وافرة وضوح الجدران احتشاء عضلة القلب، وحتى عندما تستخدم شريحة سمك رقيقة مثل 4 ملليمتر. برنامج تسريع التصوير موازية العاملين بناؤها الصور مع صورة عالية الجودة ودون تعزيز الضوضاء واضحة.
بسبب موجه R الاعتراف بفشل تخطيط القلب، استخدمت على أساس oximetry تحريك النبض لاقتناء الصورة على اليمين (الشكل 4e-ح 4). الرجفان في ذروة إشارة oximetry نبض الناجمين عن التحف الحركة الطفيفة التي صدرت خلال فترات انكماش القلب والاسترخاء كما هو مبين في عرض المحور الطويل هو موضح في الشكل 4 ح (السهم الأحمر). إشارة الفراغات بسبب التدخلات المدمرة في مجال انتقال تميزت بالأسهم الصفراء.
ويرد في الشكل 5إشارات تخطيط القلب النموذجية التي تم الحصول عليها في قناة واحدة للجهاز المشغل في موضوع صحي واحد. عند مقارنة إشارة ECG المكتسبة خارج المغناطيس تتحمل (الشكل 5a) الذي حصل مع موضوع المتمركزة في إيسوسينتير المغناطيس (الشكل 5b)، الاختلافات الكبيرة أصبح واضحا. ضمن الحقل المغناطيسي فائقة، تالف إشارة ECG شدة تأثير MHD. وتنشأ هذه الظاهرة السلبية من التفاعل بين الدم السائل موصلة مع المجال المغناطيسي الخارجي. الحث على حقل كهربائي مشوهة فرض حقول ديبولاريزيشن في القلب، وهكذا يفسد إشارة التقطت من قبل أقطاب ECG على الجلد في هذا الموضوع. تأثير MHD جداول مع B0، وهو واضح لا سيما خلال مراحل تدفق الابهري الانقباضي، ولهذا السبب أساسا الجزء S-T لإشارة ECG يتأثر القلب. على الرغم من أن R-موجه إشارة ECG هو عادة لم تتأثر مباشرة، فإنه يمكن أن يعوق تزامن الاعتراف والقلب الموجه R. جدير بالذكر أنه، بسبب التشوهات إشارة تخطيط القلب، لا يمكن استخدام إشارات تخطيط القلب الحصول على وجود مجالات مغناطيسية عالية كمؤشر لحالة طوارئ مريض. يتم عرض إشارة نبض تمثيلية التي تم الحصول عليها داخل التجويف مغناطيس في الشكل 5 ج. إشارة نبض لا يتأثر بالمجال المغناطيسي. تأخير الموجه نبض على البحث والتطوير الموجه في 0 مللي ثانية، مما يمكن أن يعرض النتائج الملموسة، واضحة للعيان.

الشكل 1 : إعداد تجريبية وعناصر 32 قناة القلب Tx/Rx لفائف ولفائف الأجهزة. (أ، ب) يتم وضع الأجهزة الإضافية تتألف من 7 خانات الأجهزة وتوصيل الكابلات BNC في نهاية أعلى من الجدول المريض في النظام يوفر مساحة قدر ممكن لهذا الموضوع لتحديد المواقع. ترتبط العناصر لفائف الأمامي والخلفي مع الكابلات ثمانية مربعات واجهة. لهذا النظام في متناول اليد، يوضع الصفيف لفائف الخلفي لا مزيد من 1470 مم من نهاية العلوي من الجدول، لضمان وضع القلب في إيسوسينتير المغناطيس. (ج) مربع التقسيم السلطة الصغيرة. (د) واحد الكهرباء الفاصل والمرحلة شيفتر مربع كل الصفيف لفائف الأمامي والخلفي. (ﻫ (Tx/Rx واجهة خانات للأمامي (العلوي) والخلفي (أسفل) لفائف الصفيف. سهام منقط البرتقالي والأسود تشير إلى الإرسال (Tx) وتلقى مسارات الإشارات (Rx). (و) موضوع المتمركزة في الصفيف لفائف الخلفي. تقع على الرأس على وسادة على الموصلات لفائف 8. يتم وضع علامة البقعة لفائف مسبقاً مع علامة حمراء. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 2 : 3شارع تأمر الملئ باستخدام أدوات نظم التكييف والرقائق- (أ) قائمة ابدأ مع أزرار لأداة "الرقائق أمرrd 3" وبرنامج "مجموعة الرقائق". (ب) "3rd النظام الرقائق" أداة. (ج) تحديد المواقع بالمنطقة التكيف على القلب. (د) بدء تشغيل الأداة "التعديلات" من القائمة "خيارات". (ه) "أداة التسويات" مع أزرار لحساب وتطبيق أمر 2nd الرقاقة التيارات في علامة التبويب "3D الرقائق" الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3 : شريحة التخطيط لتصوير سينمائي القلب. (أ) تخطيط عمودي المترجم 2-الدائرة على المترجم الأساسية. (ب) تخطيط عمودي المترجم الدائرة 4 في الدائرة 2 المترجم (ج) التخطيط للمترجم المحور قصيرة في الدائرة 2 المترجم (على اليسار) وخط عمودي في الدائرة 4 المترجم (يمين). (د) التخطيط للدائرة 4 البطين الأيسر عرض خط عمودي على المحور القصير المترجم (يسار) وفي الدائرة 2 المترجم (يمين). (ه) التخطيط للمحور القصير البطين الأيسر شرائح على رأي الدائرة 4 البطين الأيسر (يسار) والدائرة 2 المترجم (يمين).

الشكل 4 : الممثل نتائج عالية الدقة تصوير سينما القلب في هذين الموضوعين باستخدام تخطيط القلب تسبب (أ-د) ونبض تحريك (ه-ه)- (أ)، (ه) نهاية االنبساطي الأطر الزمنية لشريحة المحور قصيرة منتصف البطين المكتسبة مع قرار مكانية من 1.0 x 1.0 x 4 مم3. (ب، و) الأطر الزمنية نهاية الانقباضية المقابلة. (ج، ز) نهاية االنبساطي الأطر الزمنية لشريحة المحور الأفقي الطويل. (د، ح) الأطر الزمنية نهاية الانقباضية المقابلة. إشارة التسرب الناجم عن الترددات اللاسلكية الميدانية غير-أونيفورميتيس تميزت بالأسهم الصفراء. ويرد أخطاء الزناد طفيف بسبب الكمون موجه النبض في عرض المحور الطويل لمسح آثار النبض (السهم الأحمر). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 5 : تحمل إشارات ECG التمثيلية التي تم الحصول عليها خارج وداخل المغناطيس في 7 تسلا. (أ) تحمل إشارة تخطيط القلب التي تم الحصول عليها في القناتين (الأحمر والأزرق) للجهاز المشغل ECG خارج المغناطيس. R-الموجه يمكن التمييز بينهما بوضوح. مشغل الأحداث يتم تحديدها باللون الأخضر. (ب) تحمل إشارة تخطيط القلب الحصول على إيسوسينتير المغناطيسي تسلا 7. ويؤثر تأثير MHD وضوح إشارة ECG، ولا سيما عنصر S-T إشارة ECG. يمكن أن يؤدي إلى تقلبات إشارة قوية إلى تسبب سوء. (ج) تحمل إشارة النبض التمثيلية التي حصلوا عليها في إيسوسينتير المغناطيسي تسلا 7 للمقارنة. إشارة نبض لا يتأثر بالمجال المغناطيسي. علما أن موجه النبض يتأخر فيما يتعلق بتخطيط القلب R-موجه. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
كيران أوبراين وجوناثان الأغنى تستخدمهم "شركة سيمنز المحدودة لأستراليا". يان ريجر ونيندورف ثورالف من المؤسسين للتصوير بالرنين المغناطيسي. أدوات GmbH، برلين، ألمانيا. وكان يان ريجر قسم النقل وموظف للتصوير بالرنين المغناطيسي. أدوات نيندورف GmbH. ثورالف هو "الرئيس التنفيذي للتصوير بالرنين المغناطيسي". أدوات GmbH.
كسب الحساسية المتأصلة بالرنين المغناطيسي الحقل أولتراهيغ تبشر بتصوير عالية الدقة المكانية للقلب. هنا، نحن وصف بروتوكول مخصص للرنين المغناطيسي الوظيفية القلب والأوعية الدموية (CMR) في 7 تسلا استخدام لفائف متقدم متعدد القنوات ترددات والمجال المغناطيسي الملئ ومفهوم المسبّب.
تقر الكتاب المرافق، والمساعدة العلمية والتقنية الوطنية مرفق التصوير في المركز "التصوير المتقدمة"، جامعة كوينزلاند. كما نود أن نشكر غالاوي غراهام وإيان بريريتون للمساعدة في الحصول على منحة كايسيي نيندورف ثورالف.
| 7 نظام تسلا للتصوير بالرنين المغناطيسي | جهازسيمنز | التجريبي | |
| 32 قناة -1H لفائف | القلب بالرنين المغناطيسي. أدوات GmbH | لفائف الإرسال / الاستقبال للتصوير بالرنين المغناطيسي والتحليل الطيفي في 7.0 تسلا | |
| جهاز زناد ECG | جهاز زناد نبض سيمنز | ||
| سيمنز |