Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

דימות תהודה מגנטית לב בטסלה 7

doi: 10.3791/55853 Published: January 6, 2019

Summary

הרגישות רווח הטבועה תהודה מגנטית שדה על קוליים טומן בחובו הבטחה הדמיה ברזולוציה מרחבית גבוהה של הלב. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול מותאמים אישית עבור פונקציונליות תהודה מגנטית לב וכלי דם (CMR) ב 7 טסלה שימוש של סליל מתקדם רב ערוצי תדר רדיו, שדה מגנטי shimming, קונספט מפעילה.

Abstract

CMR-שדה גבוה (עוצמת השדה המגנטי B0 ≥ טסלה 7) נהנה יחס אות לרעש (SNR) את היתרון הגלום ב גבוה יותר החוזק של שדה מגנטי ומספק שעשויות להיות אות שיפור ניגודיות, רזולוציה מרחבית. אמנם מבטיח תוצאות הושגו, שדה גבוהה במיוחד CMR הוא מאתגר עקב אילוצים התצהיר אנרגיה והתופעות הפיזיות כגון שידור שדה שאינו-uniformities ו- inhomogeneities שדה מגנטי. בנוסף, ההשפעה-הידרודינמית מעבד את הסנכרון של רכישת נתונים עם תנועה לב קשה. האתגרים המטופלות כיום על-ידי החקירות בטכנלוגיה הרומן תהודה מגנטית. אם ניתן יהיה להתגבר על מכשולים כל שדה גבוהה במיוחד CMR עשוי ליצור הזדמנויות חדשות CMR פונקציונלי, ואפיון רקמות שריר הלב, מיקרו לדימות או הדמיה מטבולית. זיהוי פוטנציאל זה, נראה כי הטכנולוגיה סליל מרובה ערוצים בתדר רדיו (RF) שתפורה CMR טסלה 7 יחד עם0 סדר B גבוה יותר shimming, אות הגיבוי עבור הלב מפעילה מקלה על דיוק גבוה CMR פונקציונלי. עם ההגדרה המוצעת, כימות קאמרית הלב יכול להתבצע בזמנים הבדיקה דומות לאלו מושגת על עוצמות השדה נמוכה יותר. לחלוק את החוויה הזאת וכדי לתמוך בהפצת מומחיות זו, עבודה זו מתארת שלנו ההתקנה, פרוטוקול שתפורה CMR פונקציונלי בטסלה 7.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

תהודה מגנטית לב וכלי דם (CMR) הוא בעל ערך קליני מוכח עם מגוון הולך וגדל של סימנים קליניים1,2. בפרט, ההערכה של מורפולוגיה לב ותפקוד של רלוונטיות הגדולות והבנתי בדרך כלל על ידי מעקב אחר והצגה של שהתנועה לב לאורך כל מחזור הלב כולו באמצעות מקוטע (שנערך נשימה את מימדי cinematograpic (2D) טכניקות הדמיה CINE). בעוד ברזולוציה גבוהה-עתיים, ניגודיות גבוהה בדם-שריר הלב, יחס אות לרעש גבוה (SNR) נדרשים, רכישת נתונים מאוד מוגבל בשל התנועה הלב, מערכת הנשימה ושימוש של נשימה-בחסימות מרובות, כמו גם את הצורך ליבי או שמאל-חדרית כיסוי מובילה לעיתים קרובות סריקה מקיפה פעמים. הדמיה מקבילים, הדמיה פרוסה מרובות בו זמנית או אחרים האצת טכניקות לעזור לפנות את התנועה הקשורים אילוצים3,4,5,6.

יתר על כן, להפיק תועלת SNR הגלום לזכות ב גבוה יותר שדות מגנטיים, מערכות גבוהה עם B0 = 3 טסלה יותר ויותר המועסקים בקליני שגרתי7,8. ההתפתחות היא שעודדה חקירות שדה גבוה (B0≥7 טסלה, f≥298 MHz) CMR9,10,11,12,13,14. הרווח הטמון עוצמת שדה גבוה SNR, הדם-שריר הלב בניגוד טומנת בחובה הבטחה להיות להעברה לתוך CMR תפקודית משופרת באמצעות רזולוציה מרחבית חורג של היום מגבלות15,16, 17. בתורו, אפשרויות חדשות עבור תהודה מגנטית (MR) מבוסס ואפיון רקמות שריר הלב, מטבולית הדמיה והדמיה מיקרו הם צפויים13. עד כה, מספר קבוצות הפגינו הכדאיות של CMR בטסלה 7, במיוחד המותאמים שדה גבוהה במיוחד הטכנולוגיה כבר הציגה17,18,19,20, 21,22. לגבי התפתחויות אלה מבטיח, את הפוטנציאל של שדה גבוהה במיוחד ש-CMR יכול להיחשב אך מנוצל13. באותו זמן, פיסיקליות, מכשולים מעשיים כגון שדה מגנטי inhomogeneities, בתדר רדיו (RF) עירור שדה שאינו-uniformities, חפצים מחוץ תהודה, אפקטים מבודד, חימום רקמות המותאמות לשפות אחרות, שדה כוח עצמאית RF כוח התצהיר אילוצים לבצע הדמיה בשדה גבוהה במיוחד מאתגר10,17. האחרון המועסקים כדי לשלוט חימום רקמות RF המושרה וכדי להבטיח פעולה בטוחה. יתר על כן, רל (א) המבוסס על מפעילה יכולה להיות משמעותית מושפע-הידרודינמית (MHD) אפקט19,23,24. כדי לטפל האתגרים המושרה על ידי אורך הגל קצר בתוך הרקמה, רכיבים רבים מקלט-משדר RF סליל מערכים המותאמים עבור CMR בטסלה 7 היו המוצע21,25,26,27. במקביל RF שידור מספק אמצעי שידור שדה עיצוב, הידוע גם בשם B1+ shimming, אשר מאפשר להפחית את השדה המגנטי inhomogeneities ואת הרגישות חפצי18,28. בעוד בשלב הנוכחי, כמה צעדים אלה עשוי להגדיל את המורכבות ניסיוני, המושגים הוכיחו מועיל, אולי ניתן היה לתרגם את החוזק שדה קליני של CMR 1.5 T או 3t.

כיום, מצב יציב מאוזן 2D נקיפה חופשית (bSSFP) CINE הדמיה הוא תקן להערכת CMR פונקציונלי קלינית ב 1.5 T ו- 3 T1. לאחרונה, הרצף הועסק בהצלחה בטסלה 7, אבל מספר גדול של האתגרים נותרו19. מטופל ספציפי B1+ shimming והתאמות נוספות RF סליל הוחלו לנהל RF כוח התצהיר אילוצים,0 B זהיר shimming בוצע כדי לקבוע את רצף אופייני פסים חפצים. עם הזמן סריקה ממוצע של 93 דקות להערכת הפונקציה השמאלית-חדרית (LV), המאמצים ממושך הפעמים את הבדיקה מעבר הגבולות המקובלים קלינית. . אקו הדרגתיות מפונק רצפים לספק אלטרנטיבה מעשית. ב 7 טסלה, פעמים הכולל בחינה של דקות (29 ± 5) להערכת הפונקציה LV דווחו, אשר תואמת היטב פרוטוקולים הדמיה קליני-שדה נמוך החוזק21. ובכך, מפונק אקו הדרגתי המבוסס CMR הטבות מן ממושך T1 הרפיה הפעמים שדה גבוהה במיוחד כי התוצאה ניגודיות דם משופרת-שריר הלב נעלה אקו הדרגתיות הדמיה ב 1.5 ט זה הופך את עדין מבנים אנטומיים כגון הכפורת, את המסתם הדו-צניפי התלת-צניפי שסתומים וכן את השרירים papillary טוב לזיהוי. . Congruously, מפונק אקו הדרגתי המבוסס על כימות קאמרית לב בטסלה 7 מסכים בשיתוף פעולה הדוק עם פרמטרים LV נגזר 2D bSSFP CINE הדמיה ב 1.5 T20. חוץ מזה, מדויק הימני חדרית (RV) קאמרית כימות הודגם לאחרונה ריאלי שימוש ברזולוציה גבוהה מפונקת רצף הדרגתי אקו 7 טסלה29.

זיהוי האתגרים וההזדמנויות של CMR בשדה גבוהה במיוחד, עבודה זו מציגה של הגדרת פרוטוקול מותאמים אישית עבור רכישות CMR פונקציונלי בסורק מחקר לניסויים קליניים טסלה 7. הפרוטוקול מתאר את. הפסיכולוגי טכני, מראה איך ניתן להתגבר, והמעצורים מספק שיקולים מעשיים המסייעים לשמור את התקורה נסיוני נוסף לכל הפחות. פרוטוקול הדמיה המוצע מהווה שיפור של ארבעה קיפולים ב הרזולוציה המרחבית לעומת הקלינית של היום. זה נועד לספק קו מנחה עבור מתאמי קליני, הרופא מדענים, חוקרים translational, מומחי היישום, מר radiographers, טכנולוגים, המתחרים החדשים לתוך השדה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

המחקר אושרה על ידי ועדת האתיקה של אוניברסיטת קווינסלנד, קווינסלנד, אוסטרליה, הסכמה מדעת התקבל מ כל הנושאים כללו במחקר.

1. נושאים

  1. לגייס מתנדבים בנושאים מעל גיל 18 פנימי-באוניברסיטת קווינסלנד.
  2. הסכמה מדעת
    1. ליידע את כל נושא לגבי סכנות פוטנציאליות שעברו את הבדיקה לפני הכניסה לאיזור הבטוח דימות תהודה מגנטית (MRI). באופן ספציפי, לדון התוויות אפשריות עבור שעברו בדיקת mri והחשיפה השדה המגנטי גבוהה במיוחד. ליידע הנושא כי השתתפות הבדיקה היא על בסיס התנדבותי, שכל פעמים הוא עשוי לבטל את הבדיקה. לקבל הסכמה מדעת בכתב.
    2. להסביר את ההליך המשתתף. מאז הדמיה מבוצעת במהלך הנשימה להחזיק על קצה תפוגה, החזקת נשימה עקבית הוא חלק בלתי נפרד איכות התמונה, המאמן הנושא על טכניקת לפני סריקה הנשימה.
    3. מבצעים מר בטיחות הקרנה לכל הנושאים לפני הכניסה לאיזור הבטוח MRI בכתב שוב לפני הכניסה מהחדר הסורק. אל תכלול נושאים עם התוויות נגד שעברו בדיקת mri (למשל, קוצבי, דפיברילטורים מושתל, אחרים לא בטוח שתלים רפואיים או קלסטרופוביה).
  3. שאל נושא לשנות את המדים לפני הכניסה מהחדר הסורק.

2. הכנה

  1. הגדרת החומרה נוספים הדרושים להפעלת ערוץ ייעודי 32 1H לב מקלט-משדר (Tx/Rx) RF הגליל26 על השולחן החולה כפי שמתואר בספר איור 1a ו- b. מלבד תיבת הפיצול כוח קטן (איור 1 c), ציוד עזר סליל כוללת תיבת הפיצול כוח אחד, שלב מחלף (איור 1 d) ובתיבה אחד Tx/Rx ממשק (איור 1e) עבור כל אחד בין שני המקטעים סליל RF זה יהיה ממוקם מתחת ומעל את הנושא. חלק הארי לבקשות המקומי לשדר אלקטרוניקה, אשר נדרש עבור האות עירור בטסלה 7, מאז סלילי הגוף כלוב מסורתיים כמו בדרך כלל המועסקים ב 1.5 T ו- 3.0 T אינם זמינים.
  2. מקם את החומרה סליל RF נוספים בקצה העליון של הטבלה החולה כמתואר באיור 1b וקשר את תיבות נפרדות יחד עם הכבלים הכידון ניל-Concelman (BNC). מאז המרחק כי השולחן המטופל יכול להיות מונע לתוך ה MRI נשא הוא מוגבל, להבטיח להשאיר מספיק שטח על השולחן החולה עבור התשתית סליל להבטיח כי הלב של הנושא שניתן למקם אותם עם מרכז הגליל-isocenter של המגנט.
  3. להתחבר בתיבות ממשק Tx/Rx השתלים סליל ארבע על השולחן החולה.
  4. במקום מרכז המערך האחורי סליל 147 ס מ מן הקצה העליון של השולחן החולה (איור 1b). במקום זה מגדיר שם המערך האחורי סליל יש להציב על מנת להבטיח כי הלב של הנושא-isocenter של המגנט אם הטבלה החולה מקסימאלית נדחף אל תוך נשא. המיקום על המקום סליל מראש היא חיונית להבטיח פעולה אופטימלית. לקבוע את המיקום האופטימלי של המערך האחורי סליל וכן המיקום של ציוד עזר בבדיקות ראשוניות, כולל כמה מתנדבים של גובה גוף שונים.
  5. חבר את כבלי ארבע של המערך האחורי סליל לתוך אדני המתאים של תיבת ממשק Tx/Rx עבור המערך האחורי.
  6. לחבר את ארבעת המודולים של המערך סליל הקדמי עם תיבת ממשק Tx/Rx עבור המערך העליון, נהפוך את המערך הציוד סליל עזר כדי לאפשר את הנושא מיצוב.
  7. לצרף את שלוש אלקטרודות א לגוף של הנושא. בצע את ההנחיות הספק עבור מיקום האלקטרודות להבטיח פעולה אופטימלית של על ההדק אלגוריתם המערכת.
  8. מקם את הנושא על השולחן החולה (איור 1f). אנושות, ודא כי הלב הנבדק ממוקם במרכז לסליל האחורי כדי להבטיח סריקה בתוך isocenter של המגנט. כמו, תלוי בגובה של הנושא, הראש יהיה להצבה מעל המחברים תיבת סליל/ממשק, הצב את כבלי בקפידה והשתמש ריפוד המתאימים כדי להבטיח נוחות ותאימות של הנושא.
  9. להתחבר אל תגע האלקטרודות אק ג.
  10. לצרף את המכשיר הדק הדופק האצבע המורה של הנושא. להשתמש בהתקן זה השני עבור מפעילה במקרה של עיוותים קשים של האות א שהציג את האפקט MHD.
  11. יד הבטיחות מחצי הכדור על הנושאים.
  12. לצייד את הנושא עם אוזניות ואת האוזניות כדי לצמצם את החשיפה לרעש וכדי לאפשר תקשורת עם הנושא.
  13. מקם את הגליל הקדמי על החזה של הנושא, כך הכבלים המחברים אטמי E-F ו- G-H ממוקמים ימין ועל שמאל של הראש של הנושא, בהתאמה.
  14. כונן הנושא לתוך הסורק נשא. ביצוע פעולת הנהיגה באופן ידני ולהבטיח כי לחצן מהירות של הפקדים לטבלה נמצא במצב-להבטחת הבטיחות של הנבחן במהלך תהליך הנהיגה. אל תשתמש מצב אוטומטי כמו מהירות הטבלה משתנה במצב זה ממוטב עבור הדמיה עצבית ואת המרחק שהשולחן יכול להיות מונע באופן אוטומטי לתוך נשא הוא מוגבל על ידי החומרה סורק.
  15. בדוק אם תקשורת לנושא דרך האינטרקום אפשרית, אם הנושא הוא מרגיש טוב.
  16. מר הדמיה
    1. ריצה בסיסיים מאתר (סקאוט) סורק לאורך הצירים שלושה הדרגתיות פיזי עבור תכנון פרוסה ו- B0-shimming.
    2. להשתמש המופעלות אק ג זווית נמוכה מהר ירה (פלאש) רצף עם הפרמטרים הבאים רכישה: שדה ראייה (FOV) = 400 מ מ, מטריקס = 192 x 144, פרוסות לכל ציר הדרגתיות = 1, עובי = 8 מ מ, הד הזמן (TE) = 1.24, זמן החזרה (TR) = ms 298, זווית flip = 10°.
    3. להחיל MRI מקבילים עם האצת גורם = 2, קווי עזר = 24 ו מוכללת שחזור חלקית מקביל ורכישות (גראפה) autocalibrating.
    4. השתמש בתמונות מאתר כדי לוודא כי הלב של הנושא היא תמוקם את isocenter של המגנט. למקם מחדש את הנושא במידת הצורך.
  17. סדר 3rd B0 shimming
    1. פתח את הכלי shim סדר 3rd (איור 2 א) ואפס כל 3rd סדר shim זרמים (איור 2b).
    2. לרשום האחסון shim עבור shimming תקין מעל אזור כיסוי הלב (איור 2 c).
    3. הפעל שזרימה מתקדמות שאינן מבוססות מפוצה shim פלאש 2D הד רב רצף עבור החישוב של הזרמים הגבהה 3rd סדר. השתמש בפרמטרים הבאים: FOV = 400 x 400 מ מ, מטריקס = 80 x 80, פרוסות = 64, עובי = 5.0 מ"מ, TE1 = 3.06, TE2 = 5.10, TR = ms 7, זווית הפוך = 20 °, במקביל MRI (גראפה), האצת גורם = 2, קווי עזר = 24.
    4. כדי לחשב ולהחיל הזרמים הגבהה 3rd סדר, לפתוח את הפרוטוקול הבא והעתק האחסון shim הנ. ביצוע התוכנית SetShim על תפריט ' התחלה ' (איור 2 א). לאחר מכן, פתח את החלון ידני התאמות בתפריט ' אפשרויות ' (איור דו-ממדי). בכרטיסיה Shim תלת-ממד , לחץ על חישוב | החל כדי להגדיר את הזרמים shim ההזמנה 2nd (2e איור). לבסוף, הגדר את הזרמים הגבהה על ידי לחיצה Shim_3rd להגדיר בכלי shim סדר 3rd (איור 2b).
    5. סגור את חלון ידני התאמות . לשמור את העוצמה shim הזרמים shim קבוע לאורך כל שאר הבדיקה. שימו לב כי ההליך shimming יכול להיות מאוד מערכת ספציפית.
  18. רוכשים עוד אמצעי גילוי לתמוך כפול-אלכסוני פרוסה תכנון. אלא אם צוין אחרת, שימוש של נשימה שנערך המופעלות אק ג רצף פלאש 2D עם הפרמטרים הבאים עבור כל המדידות מאתר: FOV = 360 x 290 מ מ, מטריקס = 256 x 206, עובי = 6.0 מ מ, טה = 1.57, TR = ms 3.9, זווית הפוך = accelera ° 35, במקביל MRI (גראפה), tion פקטור: 2, קווי עזר: 24. ליידע את המטופל להחזיק את הנשימה תפוגה. מעסיקים זוויות flip גבוהה או להשתמש בפרוטוקול cine מקוטע (ראו להלן) כדי להשיג שיפור ניגודיות.
    1. רוכשים את מאתר לשכת 2 (1 פרוסה), בניצב המתוכנן על הצופים צירית מקבילה לקיר במחיצה הבין-פרוזדורית (איור 3 א).
    2. רוכשים הניצב מאתר (1 פרוסה), מתוכנן קאמרית 4 על הפרוסה מאתר לשכת 2 דרך את המסתם, השיא של החדר השמאלי (איור 3b).
    3. לרכוש מאתר את ציר קצר (7 פרוסות, FOV = 360 x 330 מ מ), מתוכנן בניצב על מאתר לשכת 4 במקביל המסתם, בניצב לקיר במחיצה הבין-פרוזדורית (איור 3 c).
  19. לבצע את הרכישות CINE. שימוש נשימה ברזולוציה גבוהה שנערך המופעלות אק ג מקוטע 2D פלאש הרצף עם הפרמטרים הבאים: FOV = 360 x 270 מ מ, מטריקס = 256 x 192/264 x 352, עובי = 4.0 מ"מ, טה = 3.14, TR = ms 6.3, זווית הפוך = 35-55 מעלות, מקטעי = 7, מקבילי MRI (גראפה), האצת פא ctor = 2/3, רזולוציה טמפורלית = 42.6/44.3 ms.
    1. להתחיל עם הנוף קאמרית 4 חדרית השמאלי (ארוך ציר אופקי, הלע) פרוסות. תוכנית הפרוסה המרכזית דרך המרכז של המסתם הדו-צניפי, שסתומים התלת-צניפי, השיא של החדר השמאלי (דמות תלת-ממד). רוכשים כל פרוסה בתוך לקיים הנשימה בודדים ביום תפוגה.
    2. בשלב הבא, רוכשים את הפרוסות השמאלי ציר קצר חדרית. לתכנן אותם בניצב הלע, מקביל המסתם כך שיכסה החדר השמאלי כל מהבסיס אל השיא (איור 3e). כדי להבטיח בדיקות תפקוד מדויק, מקם הפרוסה הראשונה במדויק הוספות עלעל השסתום המצנפתי, כך מרכז הפרוסה נמצא בתוך החדר. שוב, רוכשים כל פרוסה בתוך לקיים הנשימה בודדים ביום תפוגה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

נציג תוצאות של בדיקות CINE הלב נגזר מתנדבים מתוארים באיור4. מוצגות בזמן סיסטולי, דיאסטולי-מסגרות של ציר קצר וציר זמן ארבע-הקאמרית נופים של הלב האנושי. הרזולוציה המרחבית גבוה משמעותית עבור התצוגות ציר קצר (איור 4a, 4b, 4e, 4f) לעומת התצוגות ציר זמן (איור 4 c, 4 d, 4 g, 4 h) ברור לחלוטין קצר והן פרוסות ציר זמן, התמונות לספק בשפע אות לרעש, דם-שריר הלב בניגוד ברור ניסחו את הקירות שריר הלב, גם כאשר העסקת רזה כמו 4 מילימטר עובי הפרוסה. ערכת האצה של הדמיה מקבילים מועסקים שיחזר את התמונות עם איכות תמונה גבוהה וללא רעש בולט שיפור.

עקב כשל בזיהוי R-גל של א, הדופק מבוסס-oximetry מפעילה היה מנוצל עבור הרכישות התמונה מימין (איור 4e-4 שעות). להתעצבן על הפסגה אות oximetry הדופק המושרה חפצים תנועה משנית אשר הוכרזו בתקופות של התכווצות הלב ורוגע כפי שמודגש בתצוגת ציר זמן שמוצג באיור 4 h (חץ אדום). האות חללים עקב הפרעות הרסני בתחום שידור מסומנים באמצעות חיצים צהובים.

טיפוסי אותות אק ג שהושג בכל אחד מהערוצים של המכשיר הדק בגוף בריא אחד מתוארים באיור5. כאשר משווים את האות א רכשה מחוץ המגנט נשא (איור 5a) ל- one שהושג עם הנושא מוצב על isocenter של המגנט (איור 5b), הבדלים משמעותיים המותקף. בתוך השדה המגנטי גבוהה במיוחד, האות א פגום קשות על ידי ההשפעה MHD. תופעת לוואי נובע האינטראקציה בין הדם נוזל מוליך עם שדה מגנטי חיצוני. זה גורם שדה חשמלי מעוותת superimposing את השדות דפולריזציה של הלב, ובכך משחית את האות נקלט על-ידי אלקטרודות א על העור של הנושא. האפקט MHD קשקשים עם B0 וגם במיוחד מבוטא במהלך שלבי לב סיסטולית זרימת אבי העורקים, ולכן מושפע בעיקר על S-T קטע של האות א. למרות R-הגל של האות א בדרך כלל מושפע ישירות, זה עלול לפגום R-גל לב והכרה הסינכרון. ראוי לציין כי בשל העיוותים אות א, א אותות שהושג בנוכחות שדות מגנטיים גבוהה אינה יכולה לשמש כסמן החולה במצב חירום. אות הדופק נציג שהושג בתוך נשא מגנט מוצגת באיור 5 c. האות הדופק אינו מושפע על-ידי השדה המגנטי. העיכוב של גל הדופק על הגל-R ב- ms 0, אשר יכול להציג חפצים, ברור לחלוטין

Figure 1
איור 1 : הגדרת הניסוי ואלמנטים של 32 ערוץ סליל Tx/Rx הלב ואת סליל חומרה. (א,) חומרת עזר בהיקף של 7 ארגזים חומרה ו חיבור BNC כבלי ממוקמת בקצה העליון של השולחן המטופל על מנת לספק מקום רב ככל האפשר על הנושא מיצוב. האלמנטים סליל האחורי ו הקדמי מחוברים באמצעות כבלים שמונה לתיבות ממשק. עבור מערכת בהישג יד, המערך האחורי הגליל ממוקמת לא רחוק יותר מ- 1470 מ מ מהקצה העליון של השולחן, כדי להבטיח מיצוב של הלב-isocenter של המגנט. (ג) תיבת הפיצול כוח קטן. (ד) מפצל חשמל אחד, שלב מחלף בתיבת אחד עבור המערך האחורי ו הקדמי סליל. (ה) Tx/Rx תיבות ממשק עבור הקדמי (למעלה) ו- (למטה) את ישבנה סליל מערך. חצים מנוקד כתום ושחור מצביעים על שידור (טי אקס) ולקבל מסלולים אות (Rx). (ו) נושא על המערך האחורי סליל. הראש מונח על כרית על המחברים סליל 8. סליל מראש במקום מסומן עם תווית אדומה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2 : 3rd סדר shimming באמצעות התאמת מערכות וכלים shim. (א) תפריט התחל עם כפתורים כדי להפוך את הכלי "shim סדררואד 3" תוכנית "קבע shim". (ב) "כלי shim סדררואד 3". (ג) המיקום של אזור ההתאמה על לבו. (ד) החל בכלי "התאמות" מתוך תפריט "אפשרויות". (ה) "התאמות" כלי עם כפתורים כדי לחשב ולהחיל הזרמים shim סדרnd 2 היחידים "3D shim" אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3 : פורסים תכנון עבור הלב CINE הדמיה- (א) תכנון של 2-הקאמרית מאתר בניצב על מבצע לוקליזציה בסיסי. (ב) בתכנון קאמרית 4 מאתר בניצב תכנן קאמרית 2 מבצע לוקליזציה (ג) של ציר קצרה מאתר מאתר לשכת 2 (משמאל) בניצב על מאתר לשכת 4 (מימין). (ד) תכנון של שמאל חדרית קאמרית 4 מאונך תצוגה על ציר קצרה מאתר (משמאל) ועל מאתר לשכת 2 (מימין). (ה) תכנון של הציר השמאלי קצר חדרית פרוסות על שמאל תצוגה קאמרית 4 חדרית (משמאל), מאתר לשכת 2 (מימין).

Figure 4
איור 4 : תוצאות נציג הדמיה CINE הלב ברזולוציה גבוהה שני נושאים באמצעות א מפעילה (-ד) ודופק מפעילה (e-h). (א, ה) מסגרות זמן דיאסטולי פרוסת אמצע-חדרית ציר קצר רכשה עם רזולוציה מרחבית של 1.0 x 1.0 x 4 מ מ3. (b, f) מסגרות הזמן סוף סיסטולי המתאימים. (ג, ז) מסגרות זמן דיאסטולי פרוסת האופקי ציר זמן. (ד, ח) מסגרות הזמן סוף סיסטולי המתאימים. האות נשירה הנגרמת על ידי RF שדה שאינו-uniformities מסומנים באמצעות חיצים צהובים. קלה על ההדק שגיאות שנגרמו ההשהיה של גל הדופק מתוארים בתצוגת ציר זמן של הסריקה המופעלות הדופק (חץ אדום). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5 : א נציג אותות שהושג בחוץ ולא בתוך המגנט נשא בטסלה 7. (א) א האות מתקבל בשני ערוצים (אדום, כחול) של המכשיר הדק א מחוץ המגנט נשא. R-הגל ניתן בבירור מכובד. ההדק אירועים הם התחום בירוק. (ב) א אות להשיג את isocenter של המגנט טסלה 7 נשא. האפקט MHD משפיע בבירור את האות א, במיוחד הרכיב S-T של האות א. תנודות אות חזק יכול להוביל מפעילה בצורה שגויה. (ג) האות הדופק נציג להשיג את isocenter של המגנט טסלה 7 נשא להשוואה. האות הדופק אינו מושפע על-ידי השדה המגנטי. שימו לב כי גל הדופק מתעכבת ביחס אק ג R-גל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

בדיקות CMR פונקציונלי יכול להתנהל בהצלחה בטסלה 7. בהתבסס על עוצמת השדה מונע רווח SNR, CINE תמונות של הלב האנושי יכול לרכוש עם רזולוציה מרחבית גבוהה בצורה משמעותית לעומת 1.5 או 3 ט בעוד עובי הפרוסה של 6 עד 8 מ"מ ו בתוך המטוס קצה voxel אורכים של 1.2 עד 2.0 מ מ משמשים התחתון שדה קליני החוזק1,30, המידות בטסלה 7 יכול להתנהל עם עובי הפרוסה של 4 מ"מ ו isotropic בתוך המטוס רזולוציה של 1.0 מ מ.

התוצאות המתקבלות בטסלה 7 הם מבטיחים. איכות התמונה דומה לזו שהתקבל ב 1.5 T או 3 T למרות B1+ shimming לא ביצע התקורה ניסיוני נשמר עד למינימום כדי להקל על בדיקה קלינית מקובל פעמים על כימות קאמרית הלב. מדי פעם איכות התמונה היה קצת לקוי על ידי חללים האות נגרמת על ידי מוקד RF שדה שאינו-uniformities. במקרים אלה, השימוש של ב'1+ shimming, אשר זמין באמצעות טכניקות שידור מקבילי יכול להיות מועיל. גישה זו היא מפתה, נראית באופק של יישומים קליניים זה דורש עוד שיקולים על אות קליטה קצב (SAR) ניהול.

בצד מפעילה, האות א לעתים קשות הושחת האפקט MHD כך סינכרון של ייבוא תמונות עם פעילות הלב צריך להתבצע באמצעות הדופק מפעילה הגישה. בעת שימוש ההדק הדופק, לקות קלה של איכות התמונה CINE עלולה להתרחש. לקות זו נגרמת על ידי הזמן שההדק הדופק מתעכב עם כל הכבוד R-הגל של א. וריאציות, להתעצבן לחצן האות במוקש הדופק יכול לנוע עד 60 אלפיות שנייה. תופעה זו עלולה להוביל בצורה שגויה מפעילה ולהסתכן ייתכן ביצירת תנועה לב המושרה טשטוש של תמונות המשוחזרת. כמו סינכרון הלב לאחרונה הפגינו, מדויק בטסלה 7 יכולה להיות מושגת על ידי למצות את היכולות הטכניות של ההדק זמינים התקנים ועל -ידי שימוש המדינה-של-באמנות ההדק אלגוריתמים19,24. מלבד זאת, השימוש של פתרונות חלופיים מפעילה31,32,33 עשויים גם כן לספק בסיס טוב עבור סנכרון הדמיה.

סריקת אולטרא-גבוה-שדה מגיע יחד עם דרישה מוגברת באופן משמעותי של חומרה. בפרט ההכנות הסריקה הם מורכבים יותר לעומת התחתון שדה החוזק. זאת ניתן לייחס את השימוש RF סליל מכשור עזר עקב העדרו של סליל גוף זה משולב סורקים קליניים. נושא מיצוב דורש יותר טיפול נגד שהגדרת קליני שגרתי בבית התחתון עוצמות השדה, מאז לא רק את נושא הנוחות, אלא גם את המיקום של הסליל ביחס השולחן צריכה להילקח בחשבון. מגבלה זו קשורה לעיצוב והיכולות של המטופל השולחנות עבור 7 טסלה MRI אבל צפוי להיות קבוע עם ההעברה שוטף הדור הבא של מערכות MRI טסלה 7. רק לאחרונה, המערכת 7 טסלה MRI הראשונה אושרה לשימוש קליני עבור יישומים ספציפיים בארה ב ובאירופה. תקורה ניסיוני הוא הציג גם על ידי ההשפעה MHD הפוגמות באופן חמור יכול ההכרה R-גל. כדי לוודא סנכרון לב טוב, הכנה נושא זהיר, השמה אלקטרודה מדויק אק ג בנוסף כיול מדויק של אק ג ההדק אלגוריתם הם נדרשים24. במקרים מסוימים, שינוי מיקום של האלקטרודות אק ג לאחר שנכנסה הנושא נשא עשויה להפוך הכרחי. בנוסף, כדי להבטיח את המשך הבדיקה בנוכחות מגבלות קשות על ההדק אק ג, רצוי לצרף את המכשיר הדק דופק הנושא. כחלופה המשתווה אק ג, אקוסטית מפעילה31 עלול להיות מנוצל, אשר חסין להשפעות MHD ולא הוכח להיות מעולה המשתווה דופק. אם אלה שיקולים ואמצעים כלולות בזהירות לתוך בדיקות תפקודי CMR בטסלה 7, זרימת העבודה והמשך של מידות הלב CINE פילדס גבוהה במיוחד הוא הדומה לזה שדה קליני החוזק.

השימוש הגובר מערכות גבוהה במיוחד בתחום המחקר translational תקדם את היכולות של CMR להערכה של מחלות לב וכלי דם. ההתקדמות הטכנולוגית כגון RF משופרת סליל טכנולוגיה או מולטי-לשדר מר מערכות יסייע לצמצם את תקורת הניסיונית הנוכחית ולייעל ההכנות סריקה נוספות, פעולות shimming. בהקשר זה, אימות זהיר של היישומים CMR הרומן שדה גבוהה במיוחד נגד היישומים CMR ומבוססת על 1.5 T או 3 T יהיה חיוני.

מחקר זה מדגים, כי בדיקות CMR פונקציונלי יכול להיות בהצלחה נערך בטסלה 7. עוצמת השדה מונע רווח SNR בשדה גבוהה במיוחד מאפשר רכישות CINE עם רזולוציות מרחבית גבוהה מאוד. לעומת את נקודות החוזק של שדה קליני של 1.5 או 3 טסלה, ניתן להגדיל את הרזולוציה המרחבית בפקטור של 3 עד 4. ניסיוני תקורה הנדרשים כדי להתמודד עם האתגרים הטכניים השונים ניתן לשמור עד למינימום. תוצאות אלה, כמו גם התפתחויות טכנולוגיות עתידיות תספק הבסיס החקירות לתוך יישומים מתקדמים יותר כגון ואפיון רקמות שריר הלב, הדמיה מטבולית או מיקרו הדמיה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

קיראן אובריאן, ג'ונתן עשירה הם מועסקים על ידי סימנס בע מ אוסטרליה. ריגר Jan Thoralf Niendorf המייסדים של MRI בקרב אנשי עסקים ותיירים כאחד. כלי GmbH, ברלין, גרמניה. יאן ריגר היה עובד של MRI ומומחה. Niendorf GmbH. Thoralf כלים הוא המנכ של MRI. GmbH כלים.

Acknowledgments

המחברים להכיר המתקנים, הסיוע המדעית והטכנית של מתקן הדמיה הלאומי במרכז מתקדם הדמיה, אוניברסיטת קווינסלנד. כן נרצה להודות גאלווי גרהאם איאן Brereton על עזרתם לקבל מענק CAESIE Thoralf Niendorf.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kramer, C. M., et al. Standardized cardiovascular magnetic resonance (CMR) protocols 2013 update. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 15, (1), 1 (2013).
  2. Earls, J. P., Ho, V. B., Foo, T. K., Castillo, E., Flamm, S. D. Cardiac MRI: Recent progress and continued challenges. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 16, (2), 111-127 (2002).
  3. Wintersperger, B. J., et al. Cardiac CINE MR imaging with a 32-channel cardiac coil and parallel imaging: Impact of acceleration factors on image quality and volumetric accuracy. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 23, (2), 222-227 (2006).
  4. Schmitt, M., et al. A 128-channel receive-only cardiac coil for highly accelerated cardiac MRI at 3 Tesla. Magnetic Resonance in Medicine. 59, (6), 1431-1439 (2008).
  5. Wech, T., et al. High-resolution functional cardiac MR imaging using density-weighted real-time acquisition and a combination of compressed sensing and parallel imaging for image reconstruction. RöFo: Fortschritte Auf Dem Gebiete Der Röntgenstrahlen Und Der Nuklearmedizin. 182, (8), 676-681 (2010).
  6. Stäb, D., et al. CAIPIRINHA accelerated SSFP imaging. Magnetic Resonance in Medicine. 65, (1), 157-164 (2011).
  7. Gutberlet, M., et al. Influence of high magnetic field strengths and parallel acquisition strategies on image quality in cardiac 2D CINE magnetic resonance imaging: comparison of 1.5 T vs. 3.0 T. European Radiology. 15, (8), 1586-1597 (2005).
  8. Gutberlet, M., et al. Comprehensive cardiac magnetic resonance imaging at 3.0 Tesla: feasibility and implications for clinical applications. Investigative radiology. 41, (2), 154-167 (2006).
  9. Kraff, O., Fischer, A., Nagel, A. M., Mönninghoff, C., Ladd, M. E. MRI at 7 tesla and above: Demonstrated and potential capabilities: Capabilities of MRI at 7T and Above. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 41, (1), 13-33 (2015).
  10. Moser, E., Stahlberg, F., Ladd, M. E., Trattnig, S. 7-T MR-from research to clinical applications? NMR in Biomedicine. 25, (5), 695-716 (2012).
  11. Hecht, E. M., Lee, R. F., Taouli, B., Sodickson, D. K. Perspectives on Body MR Imaging at Ultrahigh Field. Magnetic Resonance Imaging Clinics of North America. 15, (3), 449-465 (2007).
  12. Niendorf, T., et al. W(h)ither human cardiac and body magnetic resonance at ultrahigh fields? technical advances, practical considerations, applications, and clinical opportunities: Advances in ultrahigh field Cardiac and Body Magnetic Resonance. NMR in Biomedicine. 29, (9), 1173-1179 (2016).
  13. Niendorf, T., Sodickson, D. K., Krombach, G. A., Schulz-Menger, J. Toward cardiovascular MRI at 7 T: clinical needs, technical solutions and research promises. European Radiology. 20, (12), 2806-2816 (2010).
  14. Niendorf, T., et al. Progress and promises of human cardiac magnetic resonance at ultrahigh fields: A physics perspective. Journal of Magnetic Resonance. 229, 208-222 (2013).
  15. Hinton, D. P., Wald, L. L., Pitts, J., Schmitt, F. Comparison of Cardiac MRI on 1.5 and 3.0 Tesla Clinical Whole Body Systems. Investigative Radiology. 38, (7), 436-442 (2003).
  16. Ohliger, M. A., Grant, A. K., Sodickson, D. K. Ultimate intrinsic signal-to-noise ratio for parallel MRI: Electromagnetic field considerations. Magnetic resonance in medicine. 50, (5), 1018-1030 (2003).
  17. Vaughan, J. T., et al. Whole-body imaging at 7T: Preliminary results. Magnetic Resonance in Medicine. 61, (1), 244-248 (2009).
  18. Hezel, F., Thalhammer, C., Waiczies, S., Schulz-Menger, J., Niendorf, T. High Spatial Resolution and Temporally Resolved T2* Mapping of Normal Human Myocardium at 7.0 Tesla: An Ultrahigh Field Magnetic Resonance Feasibility Study. PLOS ONE. 7, (12), e52324 (2012).
  19. Suttie, J. J., et al. 7 Tesla (T) human cardiovascular magnetic resonance imaging using FLASH and SSFP to assess cardiac function: validation against 1.5 T and 3 T. NMR in biomedicine. 25, (1), 27-34 (2012).
  20. von Knobelsdorff-Brenkenhoff, F., et al. Cardiac chamber quantification using magnetic resonance imaging at 7 Tesla-a pilot study. European Radiology. 20, (12), 2844-2852 (2010).
  21. Winter, L., et al. Comparison of three multichannel transmit/receive radiofrequency coil configurations for anatomic and functional cardiac MRI at 7.0T: implications for clinical imaging. European Radiology. 22, (10), 2211-2220 (2012).
  22. Schmitter, S., et al. Cardiac imaging at 7 tesla: Single- and two-spoke radiofrequency pulse design with 16-channel parallel excitation: Cardiac Imaging at 7T. Magnetic Resonance in Medicine. 70, (5), 1210-1219 (2013).
  23. Krug, J., Rose, G., Stucht, D., Clifford, G., Oster, J. Limitations of VCG based gating methods in ultra high field cardiac MRI. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 15, (Suppl 1), W19 (2013).
  24. Stäb, D., Roessler, J., O'Brien, K., Hamilton-Craig, C., Barth, M. ECG Triggering in Ultra-High Field Cardiovascular MRI. Tomography. 2, (3), 167-174 (2016).
  25. Gräßl, A., et al. Design, evaluation and application of an eight channel transmit/receive coil array for cardiac MRI at 7.0T. European Journal of Radiology. 82, (5), 752-759 (2013).
  26. Graessl, A., et al. Modular 32-channel transceiver coil array for cardiac MRI at 7.0T. Magnetic Resonance in Medicine. 72, (1), 276-290 (2014).
  27. Snyder, C. J., et al. Initial results of cardiac imaging at 7 tesla. Magnetic Resonance in Medicine. 61, (3), 517-524 (2009).
  28. Meloni, A., et al. Detailing magnetic field strength dependence and segmental artifact distribution of myocardial effective transverse relaxation rate at 1.5, 3.0, and 7.0 T: Magnetic Field Dependence of Myocardial R 2 *. Magnetic Resonance in Medicine. 71, (6), 2224-2230 (2014).
  29. von Knobelsdorff-Brenkenhoff, F., et al. Assessment of the right ventricle with cardiovascular magnetic resonance at 7 Tesla. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 15, 23 (2013).
  30. Petersen, S. E., et al. Reference ranges for cardiac structure and function using cardiovascular magnetic resonance (CMR) in Caucasians from the UK Biobank population cohort. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 19, (1), (2017).
  31. Frauenrath, T., et al. Feasibility of cardiac gating free of interference with electro-magnetic fields at 1.5 Tesla, 3.0 Tesla and 7.0 Tesla using an MR-stethoscope. Investigative radiology. 44, (9), 539-547 (2009).
  32. Frauenrath, T., et al. Acoustic cardiac triggering: a practical solution for synchronization and gating of cardiovascular magnetic resonance at 7 Tesla. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 12, (1), 67 (2010).
  33. Schroeder, L., et al. A Novel Method for Contact-Free Cardiac Synchronization Using the Pilot Tone Navigator. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. 24, 3103 (2016).
דימות תהודה מגנטית לב בטסלה 7
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter