Resonancia magnética cardiaca en 7 Tesla
6 de enero de 2019
El aumento de la sensibilidad inherente a la resonancia magnética de ultra alta campo prometedor para la proyección de imagen de alta resolución espacial del corazón. Aquí, describimos un protocolo personalizado para funcionales de resonancia magnética cardiovascular (RMC) en 7 Tesla utilizando una bobina de radiofrecuencia avanzada de multicanal, campo magnético equilibrado y un concepto de activación.
El objetivo general del siguiente experimento es realizar una resonancia magnética cardíaca funcional de alta fidelidad del corazón con una fuerza de campo ultra alta de 7 Tesla. Esto se logra mediante la tecnología de bobina RF multicanal A.utilizing específicamente adaptada a la resistencia de campo ultra alta. B.cuidado posicionamiento del sujeto.
C.empleando el shimming BO de alto orden y D.haciendo uso de los dispositivos de disparo ECG disponibles. La resonancia magnética cardiovascular es de valor clínico comprobado con una creciente gama de indicaciones. Esta imagen en particular es de gran relevancia para la evaluación de la función miocárdica.
Las fuentes ultra, como 7 Tesla, proporcionan una gran ventaja de ruido de señal que se puede transferir a spay-shous-lou-shus que superan los límites actuales. A su vez, esperamos nuevas posibilidades para la caracterización del tejido miocárdico y la imagen de microejecución. Las ventajas de 7 Tesla a veces se compensan por una serie de obstáculos prácticos y el fenómeno de raley física, como por otra parte, la activación de ECG puede verse significativamente afectada por el efecto magneto-hidrodinámico.
Reconociendo estos desafíos, proponemos una configuración y un protocolo para funcional en 7 Tesla. El protocolo de imagen propuesto consiste en una mejora de cuatro veces en la resolución espacial con la práctica clínica actual. A diferencia de los escáneres clínicos, que funcionan en 1 punto 5 o 3 Tesla, el escáner de campo ultra alto no está equipado con una bobina corporal, y el uso de una matriz de transceptores local es esencial para indicar la excitación.
Por lo tanto, la mesa del paciente tiene que estar preparada para acomodar el hardware adicional necesario para operar la bobina de RF del transceptor de 32 canales dedicada. La bobina utilizada en este experimento consta de varios cuadros de interfaz de recepción, cambio de fase y divisor de potencia, además de las dos secciones de bobina de RF que se colocarán debajo y encima del sujeto. En primer lugar, coloque el hardware de bobina de RF adicional en el extremo superior de la mesa del paciente.
Vincule las cajas individuales con los cables BNC apropiados. Conecte las cajas de interfaz a los cuatro tapones de bobina de la mesa del paciente. Asegúrese de que haya suficiente espacio en la mesa para garantizar el posicionamiento del sujeto dentro del isocentro del imán.
Como se muestra aquí, esto se puede lograr pre-definiendo un lugar para la bobina en la mesa del paciente, en la prueba preliminar con voluntarios de diferente altura corporal. Coloque la matriz de bobina posterior en el punto predefinido de la tabla del paciente. Conecte la bobina con la caja de interfaz adecuada.
A continuación, conecte los cuatro módulos de la matriz de bobinas anteriores con su interfaz, y colóquelos a un lado para permitir el posicionamiento del sujeto. Informar al sujeto sobre el procedimiento de diagnóstico por imágenes, así como los riesgos potenciales de someterse al examen, y obtener el consentimiento por escrito. Antes de entrar en la zona de seguridad de la RMN, realice el control de seguridad de la RMN y el cribado metálico.
Dado que las imágenes se realizan durante la retención de la respiración al final de la expiración, la retención constante de la respiración es fundamental para la calidad de la imagen. Entrena el sujeto sobre la técnica de respiración antes de escanear. Coloque el corazón del sujeto en el centro de la matriz de bobinas posteriores.
El cabezal generalmente se colocará en la parte superior de los conectores de la caja de interfaz de la bobina. La colocación cuidadosa de los cables y el uso adecuado de la amortiguación es importante, y asegura la comodidad y el cumplimiento del sujeto. Conecte los electrodos ECG y el dispositivo de disparo al cuerpo.
Conecte el dispositivo de disparo de pulso al dedo índice del sujeto. El segundo dispositivo de disparo permite la conmutación en caso de distorsiones graves de la señal ECG. Entregue la bola de presión de seguridad al sujeto.
Coloque la bobina anterior en el pecho del sujeto. Utilice auriculares y auriculares para reducir la exposición al ruido y permitir la comunicación con el sujeto. Conduzca el sujeto en el orificio del escáner.
Compruebe los sistemas de comunicación y el bienestar del sujeto antes de continuar. Hola, ¿puedes oírme? ¿Estás bien?
Vamos a encender el escáner en breve. Utilice escaneos localizadores básicos para verificar el posicionamiento correcto del corazón del participante en el isocentro. Vuelva a colocar el sujeto según sea necesario.
A continuación, prescriba el volumen de la cuña para que cubra el corazón por completo. Utilice una secuencia de cuña de flash multison eco 2D compensada por flujo no activado para calcular las corrientes de cuña de giro de tercer orden. Después de ajustar las corrientes, asegúrese de que el volumen de cuña y las corrientes de cuña permanecen fijos durante el resto del examen.
Para la planificación de rebanadas dobles oblicuas, utilice una secuencia de flash 2D activada por ECG y con aliento. La respiración siempre se mantiene en la expiración. En primer lugar, planifique la rebanada del localizador de dos cámaras perpendicular en el explorador axial, y paralela a la pared del tabique.
Para optimizar el contraste de imagen, utilice ángulos de alto volteo o utilice una adquisición de cine segmentada. En segundo lugar, planifique la rebanada del localizador de cuatro cámaras perpendicular al localizador de dos cámaras a través de la válvula mitrial y el ápice del ventrículo izquierdo. Por último, adquiera siete rebanadas localizadoras de acceso corto perpendiculares a la rebanada del localizador de cuatro cámaras, paralelas a la válvula mitrial y perpendiculares a la pared del tabique.
Adapte el campo de visión según sea necesario. Realice las adquisiciones de cine utilizando una secuencia flash 2D de alta resolución, con aliento, activada por ECG, segmentada y segmentada. Comience con la vista de cuatro cámaras ventricular izquierda, también conocida como el eje largo horizontal.
Planifique la rebanada central a través del centro de las válvulas mitral y tricúspide, y el ápice del ventrículo izquierdo. Cubre todo el corazón. Escanee cada rebanada durante una expiración individual de la respiración.
Proceda con las rebanadas del eje corto ventricular izquierdo. Planificarlos perpendiculares al eje largo horizontal y paralelos a la válvula mitral. Cubra todo el ventrículo izquierdo desde la base hasta el ápice.
Asegúrese de que la primera rebanada esté colocada con precisión en la válvula mitral en las inserciones del prospecto. Una vez más, adquirir cada rebanada con un respirador individual y expiración. Esta figura muestra un rastro típico de ECG obtenido de un voluntario fuera del agujero del imán a la izquierda, y en el isocentro del imán a la derecha.
El ECG está corrompido por interferencia con campos electromagnéticos y por el efecto magneto-hidrodinámico, o efecto MHD, para abreviar. El efecto MHD se pronuncia durante las fases cardíacas del flujo aórtico sistólico y es visible como una distorsión grave del segmento ST en la traza del ECG. Esto compromete el reconocimiento de ondas R y la sincronización de la adquisición de datos dentro del ciclo cardíaco.
Esta figura muestra imágenes diastólicas y sistólicas representativas de las vistas de eje largo obtenidas utilizando el protocolo propuesto. Debido a las graves distorsiones de la señal de disparo del ECG, se utilizó la activación de pulsos para esta adquisición. El jitter en la señal de disparo indujo artefactos de movimiento menores que se pronuncian durante el sistol.
Aquí se muestran las vistas representativas de los ejes cortos. La resolución espacial muy alta de uno por uno milímetro en el plano es claramente visible. Incluso cuando se emplea un grosor de rebanada tan fino como cuatro milímetros, las imágenes proporcionan una amplia señal de ruido y contraste para delinear las paredes del miocardio.
En algunos casos, también se pueden ver vacíos de señal debido a interferencias destructivas en el campo de transmisión. El tesla 7 nos permite realizar las rescisiones Cneg con una resolución especial muy alta. En comparación con 1.5 o 3 Tesla, pudimos mejorar la resolución espacial en un factor de tres a cuatro.
Nuestros resultados muestran que los exámenes de RMN fungéic se pueden llevar a cabo con éxito en 7 Tesla y podemos demostrar el potencial de las imágenes cardiovasculares de ultra-campo.
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Descripción general
Este artículo presenta un protocolo para resonancia magnética cardíaca funcional de alta fidelidad a 7 Tesla, aprovechando la resonancia magnética de campo ultralto para mejorar la obtención de imágenes. El enfoque incorpora tecnología avanzada de bobinas de radiofrecuencia multicanal y una posición optimizada del sujeto.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Imagen cardiovascular
- Resonancia magnética
- Evaluación funcional cardíaca
Antecedentes
- La resonancia magnética cardiovascular tiene un valor clínico importante.
- Se utiliza cada vez más para diversas evaluaciones cardíacas.
- La obtención de imágenes con alta resolución espacial es fundamental para evaluar la función miocárdica.
- La alta intensidad del campo magnético ofrece una sensibilidad mejorada para la obtención de imágenes.
Objetivo del estudio
- Realizar resonancia magnética cardíaca funcional a 7 Tesla.
- Utilizar técnicas avanzadas de imagen para una mejor evaluación del miocardio.
- Mejorar la precisión de las evaluaciones cardiovasculares.
Métodos Utilizados
- Uso de tecnología de bobina RF multicanal.
- Posicionamiento cuidadoso del sujeto para una imagen óptima.
- Aplicación de ajuste de campo magnético de alto orden para mejorar la calidad de la imagen.
- Uso de dispositivos de sincronización ECG para un temporizado preciso.
Resultados principales
- Implementación exitosa de resonancia magnética cardíaca de alta fidelidad a 7 Tesla.
- Se demostró una mejor resolución espacial en la obtención de imágenes.
- Se validó la eficacia de la tecnología avanzada de bobinas de radiofrecuencia.
- Se mostró la importancia de una colocación cuidadosa del sujeto y del ajuste de campos magnéticos.
Conclusiones
- La RMN de 7 teslas proporciona ventajas significativas para la imagen cardíaca.
- Técnicas avanzadas mejoran la evaluación de la función miocárdica.
- Las aplicaciones futuras podrían ampliar la utilidad clínica de la RMC.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La resonancia magnética cardíaca de campo ultraalto a 7 teslas ofrece una resolución espacial y una relación señal-ruido mejoradas, lo que permite una caracterización más precisa del tejido miocárdico y una evaluación funcional más exacta. Este avance respalda los flujos de trabajo de descubrimiento temprano al mejorar la confianza predictiva de los modelos cardiovasculares preclínicos y reducir la ambigüedad mecanicista en la validación de dianas terapéuticas. Superar desafíos técnicos como los efectos magnetohidrodinámicos y la inhomogeneidad de B0 sitúa a esta tecnología como un puente traslacional para el desarrollo de fármacos cardiovasculares.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas mediante la visualización de alta resolución de la función y estructura cardíacas.
- Valor operativo: Apoya la reducción del riesgo biológico al proporcionar métricas cuantitativas y reproducibles del rendimiento miocárdico en modelos preclínicos.
- Valor predictivo: Aumenta la confianza en la validación de dianas al vincular intervenciones farmacológicas con cambios medibles en la fisiología cardíaca.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Preparación del ensayo: Prepara sistemas biológicos validados para cribados posteriores mediante el establecimiento de protocolos de imagen estandarizados con alta fidelidad espacial.
- Resultados cuantitativos: Proporciona puntos finales precisos y dependientes de mediciones, como volúmenes ventriculares y movimiento de la pared, lo que permite la comparación de los efectos de compuestos.
- Escalabilidad de la plataforma: Facilita la reutilización en diferentes estudios mediante procedimientos estandarizados de configuración de bobinas, ajuste de homogeneidad y sincronización, reduciendo la variabilidad.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Relevancia para enfermedades: Proporciona un sistema con relevancia traslacional para evaluar la seguridad y eficacia cardiovascular de candidatos a fármacos.
- Reducción de riesgos mecanicistas: Clarifica los mecanismos fisiopatológicos mediante la visualización de cambios funcionales y estructurales en el corazón bajo intervención.
- Continuidad traslacional: Facilita la progresión desde el descubrimiento hasta la validación preclínica mediante imágenes funcionales consistentes y de alta fidelidad.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El método se integra en el continuo de descubrimiento desde la validación inicial del blanco hasta la evaluación preclínica, permitiendo un monitoreo no invasivo y longitudinal de la función cardíaca en modelos de enfermedad.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis y la aclaración de vías al visualizar las respuestas cardíacas a perturbaciones farmacológicas o genéticas.
- Selección: Permite la preparación del ensayo mediante imágenes cardíacas reproducibles y de alta resolución, adecuadas para la evaluación de compuestos.
- Analítica: Genera variables dependientes cuantitativas, como la fracción de eyección, el grosor de la pared y el movimiento regional de la pared, para análisis comparativo.
- Investigación Traducional: Se conecta con la validación preclínica al proporcionar biomarcadores de imagen alineados con los puntos finales clínicos.
- Reutilización Empresarial: Establece una plataforma de imagen reutilizable mediante configuraciones estandarizadas de bobinas de RF, ajuste de homogeneidad del campo magnético (shimming) y protocolos de sincronización.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva en la validación de objetivos, reducción de la ambigüedad mecanicista en las vías cardiovasculares.
- Valor operativo: Normalización, reproducibilidad y escalabilidad de la imagen cardíaca de alta resolución entre modelos y estudios.
- Valor estratégico: Mejora en las decisiones de avance o interrupción, eficiencia del capital y reducción del riesgo biológico en fases avanzadas en programas cardiovasculares.
- Impacto en la cartera: Priorización ajustada al riesgo basada en datos funcionales cardíacos cuantitativos y trasladables.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en el manejo de resonancia magnética de campo ultraalto, fisiología cardíaca y tecnología de bobinas de radiofrecuencia.
- Necesita instrumentación especializada, incluyendo matrices transceptoras de 32 canales, sistemas de shim de alto orden y dispositivos de disparo ECG/pulso.
- Exige estandarización entre equipos en cuanto a posicionamiento del sujeto, instrucción para la suspensión de la respiración y protocolos de disparo.
- Implica consideraciones de adaptación para diferentes tamaños de sujetos y sistemas modelo, con el fin de mantener el posicionamiento isocéntrico.
- Incluye limitaciones prácticas, como la interferencia magnetohidrodinámica en las señales ECG y las inhomogeneidades del campo de transmisión, lo que requiere estrategias de respaldo para el disparo.
