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방법 논문

7 테슬라에 심장 자기 공명 영상

11.3K 조회수

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DOI:

10.3791/55853

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2019년 1월 6일

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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

이 논문에서

요약

감도 이득 초고 필드 자기 공명에는 심장의 높은 공간 해상도 이미징에 대 한 약속을 보유 하고있다. 여기, 우리는 고급 다중 채널 라디오-주파수 코일, 자기장 메우는 및 트리거 개념을 사용 하 여 7 테슬라에 기능 심장 혈관 자기 공명 (CMR)에 대 한 사용자 지정 프로토콜을 설명 합니다.

초록

매우 높은 분야에서 CMR (자기 강도 B0 ≥ 7 테슬라) 높은 자기 분야 강점에 내재 된 신호 대 잡음 비율 (SNR) 점 및 잠재적으로 향상 된 신호 대비 및 공간 해상도 제공 합니다. 결과 달성을 약속 하는 동안 매우 높은 분야 CMR 에너지 공 술 서 제약 및 전송 필드 비-uniformities와 자기장 이질성 등 물리적 현상 도전 이다. 또한, 자기 유체역학 효과 렌더링 심장 모션 데이터 수집의 동기화 어려운 합니다. 과제는 현재 새로운 자기 공명 기술에 탐험에 의해 해결 됩니다. 모든 장애를 극복할 수 있는 경우 매우 높은 분야 CMR 기능 CMR, 심근 조직 특성, 미세 영상 또는 신진 대사 영상에 대 한 새로운 기회를 생성할 수 있습니다. 이 잠재력을 인식, 우리 대 한 높은 충실도 용이 하 게 심장 트리거링 다중 채널 무선 주파수 (RF) 코일 기술 조와 함께 더 높은 순서 B0 메우는 7 테슬라와 백업 신호에 대 한 맞춤형 표시 기능 조와. 제안 설치 심장 챔버 정량화 낮은 분야 강점에서 달성 된 것과 유사한 시험 시간에 수행할 수 있습니다. 이 경험을 공유 하 고이 전문의 보급을 지원 하기 위해이 작품 우리의 설치 및 기능 CMR 7 테슬라에 맞게 프로토콜을 설명 합니다.

서론

심혈 관 자기 공명 (CMR) 임상 표시1,2의 성장 범위를 가진 입증 된 임상 값입니다. 특히, 심장 형태학과 기능 평가 주요 관련성 및 일반적으로 사용 하 여 전체 심장 주기 동안 심장 모션 세그먼트 숨 개최 2 차원 (2D) cinematograpic (추적 및 시각화 하 여 실현 씨 네) 이미징 기술입니다. 데이터 수집 심장 및 호흡기 움직임과 여러 호흡-보유 사용 필요에 의해 제한 된 매우 높은 spatio 시간적 해상도, 높은 혈액-심근 콘트라스트와 높은 신호 대 잡음 비율 (SNR)는 필수, 또는 왼쪽 심 실 온 마음에 대 한 범위는 종종 광범위 한 스캔 시간 끈다. 병렬 영상, 동시 멀티 슬라이스 이미지 또는 다른 가속 기술 동작을 해결 하는 데 도움이 관련 제약3,4,,56.

또한, 혜택을 고유의 SNR 이득에 더 높은 자기장, B0 와 높은 분야 시스템 = 3 테슬라 점점 임상 일상적인7,8에서 채택 된다. 개발은 또한 격려 하 여 매우 높은 분야에 대 한 조사 (B0≥7 테슬라, f≥298 MHz) 조와9,10,11,12,,1314. 오늘날의 제한15,16, 를 초과 하는 해상도 사용 하 여 향상 된 기능 CMR에 양도 될 약속을 보유 하는 SNR과 혈액 심근 대비 높은 전계 강도에 내재에 이득 17. 차례로 자기 공명 (씨)에 대 한 새로운 가능성 심근 조직 특성, 대사 이미징 및 미세 이미지는 예상된13. 지금까지 여러 그룹 증명 CMR 7 테슬라와 특별히 맞춤형된 매우 높은 분야 기술이의 타당성 소개17,,1819,20, 21,22. 이러한 유망 개발, CMR로 간주 될 수 있는 매우 높은 분야는 아직 미 개발된13의 잠재력에 대해서. 같은 시간, 물리적 현상 및 자기장 이질성, 무선 주파수 (RF) 흥분 uniformities 년 필드 비-,-공명 유물, 유 전체 효과, 지역화 된 조직 난방 강도 등 실질적인 장애물에 독립적인 RF 전력 증 착 제약10,17도전 매우 높은 분야에서 영상을 확인 합니다. 후자는 RF 유도 조직 난방을 제어 하 고 안전한 작동을 보장 하기 위해 고용 됩니다. 또한, 심전도 (ECG) 기반 트리거링 수 크게 영향을 자기 유체역학 (MHD) 효과19,,2324에 의해. 조직에서 짧은 파장에 의해 유도 된 과제를 해결 하기 위해 많은 요소 트랜시버 RF 코일 배열 7 테슬라에서 CMR에 맞게 제안된21,25,,2627이었다. 병렬 RF 전송 전송 필드 형성, 일컬어 B1+ 메우는, 자기장 이질성 및 민감성 유물18,28을 줄일 수 있는 수단을 제공 합니다. 현재 단계에서 이러한 조치의 일부 실험 복잡성 증가 수, 개념과 도움이 입증 된 임상 분야 강점 CMR 1.5 T 또는 3 T의 번역 될 수 있습니다.

현재, 2D 균형된 안정 상태 무료 선행 (bSSFP) 씨 네 영상 1.5 T 3 T1에서 임상 기능 CMR에 대 한 참조의 표준입니다. 최근에, 순서 7 테슬라에서 성공적으로 고용 되었다 하지만 도전의 남아19. 환자 특정 B1+ 메우는 고 추가 RF 코일 조정 RF 전력 증 착 제약 조건 관리에 적용 하 고 주의 B0 메우는 아티팩트 밴딩 일반적인 시퀀스 제어를 수행. 왼쪽 심 실 (LV) 기능 평가 위한 93 분의 평균 검색 시간, 노력 임상 허용 한계를 넘어 시험 시간을 연장 한다. 여기, 버 릇된 그라데이션 에코 시퀀스 실행 가능한 대안을 제공합니다. 7 테슬라에 LV 기능 평가 대 한 총 시험 시간 (29 ± 5) 분의 낮은 분야 강점21임상 이미징 프로토콜 하 잘 보고 되었다. 따라서, 버 릇된 그라데이션 에코 CMR 혜택에서 장기간된 T1 이완 시간 매우 높은 분야에는 향상 된 혈액-심근 대비 1.5 t.에서 그라데이션 에코 이미징에 우수한 결과 기반으로 이 심 낭는 mitral 및 tricuspid 벨 브로 젖꼭지 근육 같은 미묘한 해부학 구조를 잘 식별 렌더링합니다. Congruously, 7 테슬라에 기반 하는 버 릇된 그라데이션 에코 심장 챔버 정량화 1.5 T20에 2D bSSFP 씨 네 영상에서 파생 된 LV 매개 변수 함께 밀접 하 게 동의 합니다. 그 외에, 정확한 오른쪽 심 실 (RV) 챔버 정량화 7 테슬라29에 기온 변화도 에코 순서 버 릇 높은 해상도 사용 하 여 가능한 최근 시연 했다.

도전과 기회 매우 높은 분야에서 CMR의 인식,이 작품 설치 및 조사 가능한 7 테슬라 연구 스캐너 기능 CMR 인수에 대 한 사용자 지정 프로토콜을 제공 합니다. 프로토콜 기술 토대를 보여줍니다 어떻게 장애 극복 될 수 있다 최소한 실험 추가 오버 헤드를 유지 하는 데 도움이 실용적인 고려 사항을 제공 합니다 설명 합니다. 제안 된 이미징 프로토콜 구성 대 공간 해상도에 4 배 개선 오늘날의 임상 연습. 필드에 임상 어댑터, 의사 과학자, 변환 연구, 응용 프로그램 전문가, 미스터 방사선과, 기술자와 새로운 참가자에 대 한 지침을 제공 하기 위해 의미 된다.

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프로토콜

연구는 대학의 퀸즐랜드의 윤리 위원회에 의해 승인 되, 퀸즐랜드, 호주와 동의 연구에 포함 하는 모든 과목에서 얻은 되었습니다.

1입니다. 과목

  1. 모집 자원 봉사 과목 18 세 이상 내부적으로 퀸즐랜드의 대학에.
  2. 동의
    1. 자기 공명 영상 (MRI) 안전 지 대에 들어가기 전에 시험을 받은의 잠재적인 위험에 대 한 각 주제를 알려. 특히, 매우 높은 자기장 노출 및 MRI 검사를 받고 대 한 가능한 금기를 설명 합니다. 시험에 참여 하는 자발적 주제를 알려 고 전혀 시간 그는 시험을 중단 수 있습니다. 서 면 동의 얻을.
    2. 참가자에 게 절차를 설명 합니다. 이미징 동안 수행 후 숨 끝 만료에 누른 일관 된 호흡 지주 이미지 품질, 코치 호흡 기법 검색 이전에 주제에 필수적인 부분입니다.
    3. 서 면 MRI 안전 지 대에 들어가기 전에 고 다시 스캐너 방에 들어가기 전에 모든 과목에 미스터 안전 심사를 수행 합니다. 과목 (예, 박 동기, 이식된 실적, 다른 안전 하지 않은 의료 임 플 란 트 또는 공포증) MRI 검사를 받고 대 한 금기를 제외 합니다.
  3. 스캐너 방에 들어가기 전에 스크럽으로 변경 하도록 주제 요청.

2입니다. 준비

  1. 전용된 32 채널 1H 심장 트랜시버 (Tx/Rx) RF 코일26 환자 테이블에 그림 1a 와 b에 설명 된 대로 작동 하는 데 필요한 추가 하드웨어를 설정 합니다. 소형 전원 분배기 상자 (그림 1c), 떨어져 보조 코일 장비 구성 한 전원 분배기 위상 시프 터 상자 (그림 1의 d) 및 1 개의 Tx/Rx 인터페이스 상자 (그림 1e) 될 것입니다 두 개의 RF 코일 섹션의 각 아래 주제 위에 배치. 그것은 수용 지역 큰 부분 7 테슬라에 신호 구동에 필요한 전자 전송, 전통적인 birdcage 시체 일반적으로 1.5 T와 3.0 T에서 고용으로 코일 이후는 사용할 수 없습니다.
  2. 그림 1b 에서 설명으로 환자 테이블의 맨 끝에 추가 RF 코일 하드웨어를 놓고 고정 닐-Concelman (BNC) 케이블 함께 개별 상자를 연결 합니다. 환자 테이블 MRI로 구동 될 수 있다 거리부터 보어는 제한, 피사체의 심장의 isocenter에 코일의 중심으로 배치 될 수 있습니다 되도록 코일 인프라에 대 한 환자 테이블에 충분 한 공간을 두고 보장 자석입니다.
  3. 환자 테이블에 4 개의 코일 플러그에 Tx/Rx 인터페이스 상자를 연결 합니다.
  4. 환자 테이블 (그림 1b)의 맨 끝에서 147 cm 후부 코일 배열 중심을 놓습니다. 이 자리는 후부 코일 배열 되도록 피사체의 마음에는 자석의 isocenter 환자 테이블은 극대로 구멍으로 구동 하는 경우 배치는 정의 합니다. 미리 정의 된 코일 자리에 배치, 최적의 동작을 보장 하기 결정적 이다. 후부 코일 배열의 최적의 위치 뿐만 아니라 다른 신체 높이의 여러 자원 봉사자를 포함 하 여 예비 테스트에서 보조 장비의 위치를 결정 합니다.
  5. Tx/Rx 인터페이스 상자 후부 배열에 대 한 적절 한 소켓으로 후부 코일 배열 4 개의 케이블을 연결 합니다.
  6. 4 연결 앞쪽 코일 배열의 최고 배열에 대 한 Tx/Rx 인터페이스 상자는 모듈과 보조 코일 장비 위치 주제에 대 한 허용 하도록 배열 뒤집어.
  7. 피사체의 본문 3 개의 ECG 전극 연결 합니다. 시스템의 트리거 알고리즘의 최적 운영을 보장 하기 위해 전극 배치에 대 한 공급 업체 지침에 따라.
  8. 환자 테이블 (그림 1 층)에 주제를 놓습니다. 비판적, 확인의 심장 위치 중앙 후부 코일을 자석의 isocenter 내에서 스캔을 보장 하기 위하여. 으로, 피사체의 높이 따라 머리 코일/인터페이스 상자 커넥터 위에 배치 해야 합니다, 케이블을 신중 하 게 배치 하 고 피사체의 편안 하 고 규정 준수를 보장 하기 위해 적절 한 쿠 셔 닝을 사용.
  9. ECG 전극에 방 아 쇠 장치를 연결 합니다.
  10. 피사체의 검지 손가락에 펄스 트리거 장치를 연결 하십시오. 이 두 번째 장치를 사용 하 여 자기 효과 의해 도입 된 ECG 신호의 심각한 왜곡 이벤트 트리거링을 위한.
  11. 손 안전 볼을 과목을 짠 다.
  12. 헤드폰 및 이어폰 소음 노출을 줄이기 위해와 주제와의 통신을 허용 하도록 주제를 장비.
  13. 되도록 케이블 플러그에 연결 하는 E-F와 G H는 피사체의 머리의 왼쪽과 오른쪽에 각각의 가슴에 앞쪽 코일을 놓습니다.
  14. 드라이브 주제 스캐너에 낳았다. 운전 작업을 수동으로 수행 하 고 운전 과정에서 안전성을 보장 하려면 오프 위치에 테이블 컨트롤의 속도 버튼 인지 확인. 자동 모드는이 모드에서 변수 테이블 속도 신경 이미징 및 테이블 구멍으로 자동으로 구동 될 수 있다 거리에 대 한 최적화 된 스캐너 하드웨어에 의해 제한 됩니다 사용 하지 마십시오.
  15. 통신을 인터 폰을 통해 주제와 주제는 감각을 잘 하는 경우 확인 하십시오.
  16. 미스터 이미징
    1. 분할 계획 및 B0에 대 한 3 개의 물리적 그라데이션 축을 따라 실행된 기본 지역화 (스카우트) 검사-메우는.
    2. 다음 인수 매개 변수 (플래시) 시퀀스 샷 ECG 트리거 빠른 낮은 각도 사용 하 여: 시야 (FOV) = 400 mm, 매트릭스 192 x 144, 그라데이션 축 당 조각 = = 1, 두께 = 8 mm, 에코 시간 (TE) = 1.24, 반복 시간 (TR) = 298 석사, 플립 각도 10 ° =.
    3. 가속 계수와 병렬 MRI를 적용 = 2, 참조 줄 = 24와 autocalibrating 부분적으로 병렬 인수 (그 라파) 재건 일반화.
    4. 로컬라이저 이미지를 사용 하 여 피사체의 심장 자석의 isocenter 위치 확인. 필요한 경우 대상 위치를 변경할.
  17. 3rd B0 메우는 주문
    1. 3rd 순서 심 도구 (그림 2a)를 열고 모든 3rd 순서 심 전류 (그림 2b)를 다시 설정 합니다.
    2. 대 한 적절 한 마음 (그림 2c) 취재 지역을 통해 메우는 심 볼륨 처방.
    3. 비-트리거 고급 흐름 보상 3rd 순서 심 전류 계산에 대 한 2D 다중 에코 플래시 심 시퀀스를 실행 합니다. 다음 매개 변수를 사용 하 여: FOV = 400 x 400 mm, 매트릭스 = 80 x 80, 조각 = 64, 두께 5.0 m m, TE1 = 3.06, TE2 = 5.10, TR = 7 ms, 플립 각도 = 20 °, 병렬 MRI (그 라파), 가속 계수 = = 2, 참조 줄 = 24.
    4. 계산 하 고 적용 3rd 순서 심 전류, 다음 프로토콜 열고 위에서 언급 한 심 볼륨을 복사 합니다. 시작 메뉴 (그림 2a)에서 SetShim 프로그램을 실행 합니다. 다음, 옵션 메뉴 (그림 2d)에서 수동 조정 창을 엽니다. 3D 심 탭에서 클릭 계산 | 적용 2nd 순서 (그림 2e)에 대 한 심 전류 설정. 마지막으로, 3rd 순서 심 도구 (그림 2b)에서 설정 Shim_3rd 을 클릭 하 여 심 전류를 설정 합니다.
    5. 수동 조정 창을 닫습니다. 심 양 및 검사의 나머지 부분에 걸쳐 고정 심 전류를 유지. 참고 메우는 절차 수 있다는 매우 구체적인 시스템.
  18. 더블-간접 슬라이스 계획을 지원 하기 위해 지역화 추가 취득. 달리 명시 하지 않는 한 사용 하 여 개최 하는 호흡과 심전도 트리거 2D 플래시 시퀀스 다음 매개 변수 모든 지역화 측정: FOV = 360 x 290 mm, 매트릭스 256 x 206, 두께 = 6.0 m m, 테 = 1.57, TR = = 3.9 석사, 플립 각도 35 °, 병렬 MRI (그 라파), accelera = 기 요인: 2, 참조 라인: 24. 만료에 숨을 환자를 조언 한다. 높은 대칭 이동 각도 고용 하거나 세그먼트 네 프로토콜 (아래 참조)를 사용 하 여 향상 된 대비를 달성 합니다.
    1. 2 챔버 지역화 (1 조각), 계획 된 수직 축 스카우트 septal 벽 (그림 3a)에 병렬에 취득.
    2. 승 모 판 및 좌 심 실 (그림 3b)의 꼭대기를 통해 2 챔버 지역화 슬라이스에 4 챔버 지역화 (1 조각), 계획 수직 취득.
    3. 짧은 축 지역화를 취득 (7 조각, FOV = 360 x 330 mm), 계획 된 승 모 판에 평행 4 챔버 지역화에 수직 및 수직 septal 벽 (그림 3c).
  19. 씨 네 인수를 수행 합니다. 사용 높은 해상도 호흡 개최 ECG 트리거 세그먼트 2D 플래시 시퀀스 다음 매개 변수: FOV = 360 x 270 mm, 매트릭스 352, 두께 x 256 x 192/264 = = 4.0 m m, 테 = 3.14, TR = 6.3 석사, 플립 각도 35-55 °, 세그먼트 = = 7, MRI (그 라파), 가속 fa를 병렬 ctor = 2/3, 시간적 해상도 = 42.6/44.3 석사.
    1. 조각 (가로 긴 축, HLA) 왼쪽된 심 실 4 상공 회의소 보기 시작 합니다. mitral tricuspid 벨 브 및 좌 심 실 (그림 3d)의 꼭대기의 센터를 통해 중앙 조각 계획. 만료에 개별 호흡 보류 내 각 슬라이스를 획득 합니다.
    2. 다음, 왼쪽된 심 실 짧은 축 조각 획득. 그들은 HLA에 수직을 계획 하 고 (그림 3e) 꼭대기에는 기지에서 전체 좌 심 실 덮 이도록 승 모 판에 평행. 정확한 기능 테스트 되도록 위치 첫 번째 조각을 정확 하 게 승 모 판 전단 삽입에는 조각의 센터는 심 실 내. 다시, 만료에서 개별 호흡 보류 내에서 각 조각을 획득.

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결과

자원 봉사자에서 파생 된 심장 기능 검사의 대표적인 결과 그림 4에 묘사 된다. 표시는 짧은 축과 긴 축 4 챔버의 이완 및 수축 기 시간 프레임의 인간 심 혼 의입니다. 긴 축 조회 (그림 4c, 4d, 4g, 4 h)에 비해 짧은 축 조회 (그림 4a, 4b, 4e, 4 층)에 대 한 상당히 높은 공간 해상도 명확 하 게 표시 됩니다. 모두 짧고 긴 축 분할 영역에 이미지 명확 하 게 윤곽을 그리 다 심근 벽, 슬라이스 두께 4 밀리미터 처럼 약하게 사용 하는 경우에 충분 한 신호 대 잡음과 혈액 심근 콘트라스트를 제공 합니다. ...

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토론

기능 CMR 시험 7 테슬라에서 성공적으로 실시 될 수 있습니다. SNR 이득 제어 필드 강도에 따라, 인간의 마음의 네 이미지 수 취득 1.5 또는 3 t.에 비해 상당히 높은 공간 해상도 슬라이스 두께 4 m m와는 등방성의 실시 수 슬라이스 두께 6-8 mm 및 비행기에 복 지 1.2 ~ 2.0 m m의 길이 일반적으로 낮은 임상 분야 강점1,30, 7 테슬라에서 측정에 사용 하는 동안 비행기에서 1.0 m m의 해상도입니다.

7 테슬라에서 얻은 결과 유망 합니다. 이미지 품질이 B1+ 메우는 하지 실시 하 고 실험 오버 촉진 심장 챔버 정량화에 대 한 임상적으로 허용 가능한 시험 시간을 최소한으로 유지 했다 1.5 T 또는 T 3에서 얻은 비교 합니다. 때때로 이미지 품질 초점 RF 필드 비-uniformities에 의해 발생 하는 신호 공 극에 의...

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공개 사항

키 어 런 오 브라이언, 조나단 더 부유한 지멘스 회사 호주에 의해 고용 됩니다. 1 월 Rieger와 Thoralf Niendorf는 MRI의 창시자. 도구 GmbH, 베를린, 독일. 1 월 Rieger CTO와 MRI의 직원 이었다. 도구 gmbh Thoralf Niendorf MRI의 CEO 이다. 도구 관련입니다.

감사의 글

저자 인정 시설, 고급 이미징, 퀸즐랜드의 대학에 대 한 시설의 국가 이미징 센터에서 과학 및 기술 지원 합니다. 우리 또한 Thoralf Niendorf에 대 한 CAESIE 부여를 얻기 위해 그들의 도움에 대 한이 안 Brereton와 그레이엄 갤 러에 게 감사 하 고 싶습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
7 테슬라 MRI 시스템지멘스 조사 장치
32 채널 -1H 심장 코일MRI. Tools GmbH7.0 Tesla ECG 트리거 장치에서 MR 이미징 및 분광학용 RF 코일 송수신
Siemens
펄스 트리거 장치Siemens

참고문헌

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