Følsomhet gevinst ligger av beryllium felt magnetisk resonans holder løftet ved høy romlig oppløsning avbildning av hjertet. Her beskriver vi en protokoll tilpasset funksjonell hjerte magnetisk resonans (CMR) på 7 Tesla bruker en avansert flerkanals radiofrekvens coil, magnetfelt shimming og en utløsende konsept.
CMR på et svært høy felt (magnetisk feltstyrke B0 ≥ 7 Tesla) har signal-til-støy-forhold (SNR) fordelen ligger på høyere magnetiske feltet styrke og potensielt gir forbedret signal kontrast og romlig oppløsning. Mens lovende resultater er oppnådd, er ultra-høy feltet CMR utfordrende energi deponering begrensninger og fysiske fenomener som overføring feltet ikke-uniformities og magnetfelt inhomogeneities. I tillegg gjengir magneto-etter effekten synkroniseringen av datainnsamling med hjerte motion vanskelig. Utfordringene er adressert av undersøkelser i romanen magnetisk resonans teknologi. Hvis alle hindringer kan overvinnes, kan ultra-høy feltet CMR generere nye muligheter for funksjonell CMR, hjerteinfarkt Vevskarakterisering, mikrostruktur imaging eller metabolske bildebehandling. Erkjenner dette potensialet, viser vi at flerkanals radiofrekvens (RF) coil teknologi skreddersydd for CMR 7 Tesla sammen med høyere orden B0 shimming og en backup signal for cardiac utløser forenkler Hi-Fi funksjonelle CMR. Med foreslåtte oppsett, kan hjerte kammer kvantifisering oppnås i eksamen ganger lik de oppnådde på lavere feltstyrken. Dele denne erfaringen og støtter formidling av denne ekspertisen, beskriver dette arbeidet vårt oppsett og skreddersydd for funksjonell CMR på 7 Tesla-protokollen.
Hjerte magnetisk resonans (CMR) er bevist klinisk verdi med et voksende utvalg av klinisk indikasjoner1,2. Spesielt evalueringen av cardiac morfologi og funksjon av stor relevans og vanligvis realisert av sporing og visualisere hjertet bevegelse gjennom hele hjerte syklusen hjelp segmentert pusten holdt todimensjonal (2D) cinematograpic ( CINE) Bildeteknikker. Mens en høy spatio-temporale oppløsning, høyt blod-myokard kontrast og høy signal-til-støy-forhold (SNR) er nødvendig, er datainnsamling svært begrenset av hjerte- og respirasjonssykdommer bevegelse og bruk av flere breath-holder samt behovet for hele hjerte eller venstre ventrikkel fører dekning ofte til omfattende skanning. Parallell avbildning, samtidige flere skive imaging eller andre akselerasjon teknikker hjelper for å løse bevegelse relaterte begrensninger3,4,5,6.
Videre, å dra nytte av den iboende SNR få på høyere magnetfelt, høy feltet systemer med B-0 = 3 Tesla er stadig ansatt i klinisk praksis7,8. Utviklingen har også oppmuntret etterforskning ultrahøy feltet (B0≥7 Tesla, f≥298 MHz) CMR9,10,11,12,13,14. Gevinst i SNR og blod-myokard kontrast ligger høyere feltstyrken holder løftet skal overføres til forbedrede funksjonelle CMR bruker romlig oppløsning som overgår dagens grenser15,16, 17. I sin tur nye muligheter for magnetisk resonans (MR) basert hjerteinfarkt Vevskarakterisering, metabolske bildebehandling og mikrostruktur imaging er forventet13. Så langt har flere grupper vist muligheten for CMR 7 Tesla og spesielt skreddersydd ultrahøy feltet teknologi har blitt introdusert17,18,19,20, 21,22. Om disse lovende utvikling, potensialet i ultrahøy feltet CMR kan anses å være ennå uutnyttet13. På samme tid, fysiske fenomener og praktisk hindringer som magnetfelt inhomogeneities, radiofrekvens (RF) eksitasjon feltet ikke-uniformities, av resonans gjenstander, dielektrisk effekter, lokalisert vev oppvarming og feltstyrke uavhengige RF power deponering begrensninger gjør bildebehandling ved ultrahøy utfordrende10,17. Sistnevnte er ansatt å kontrollere RF indusert vev oppvarming og sikker drift. Videre kan elektrokardiogram (ECG) basert utløser bli betydelig påvirket av de magneto-etter (MHD) effekt19,23,24. Utfordringene av kort bølgelengden i vev, var mange-element transceiver RF coil matriser skreddersydd for CMR på 7 Tesla foreslåtte21,25,26,27. Parallell RF-overføringen gir betyr for overføring feltet former, også kjent som B1+ shimming, som tillater for å redusere magnetfelt inhomogeneities og mottakelighet gjenstander18,28. Mens på nåværende stadium, noen av disse tiltakene kan øke eksperimentelle kompleksiteten, begrepene har vist seg nyttig og kan oversettes til de kliniske feltstyrken CMR 1,5 T eller 3 T.
2D balansert steady state gratis presesjon (bSSFP) CINE imaging er foreløpig standard referanse for klinisk funksjonelle CMR 1,5 T og 3 T1. Nylig sekvensen var vellykket ansatt ved 7 Tesla, men mange utfordringer forbli19. Pasienten bestemt B1+ shimming og ekstra RF coil justeringer ble brukt til å behandle RF power deponering begrensninger og forsiktig B0 shimming ble utført for å kontrollere rekkefølgen typisk striper gjenstander. Med en gjennomsnittlig søketiden 93 minutter for venstre ventrikkel (LV) funksjonen vurdering langvarig innsatsen undersøkelse ganger utover klinisk akseptable grenser. Her gi bortskjemt gradient ekko sekvenser et levedyktig alternativ. På 7 Tesla, ble totalt eksamen ganger (29 ± 5) min LV funksjonen vurdering rapportert, som også tilsvarer kliniske tenkelig protokoller på lavere feltet styrker21. Dermed basert bortskjemt gradient ekko CMR fordeler fra lengre T1 avslapning ganger ved ultrahøy som resulterer i en økt blod-myokard kontrast overlegen gradient ekko bildebehandling på 1,5 T. Dette gjengir subtile anatomiske strukturer som pericardium de mitral og trikuspidalklaff ventiler samt papillary musklene godt identifiserbar. Congruously, enig bortskjemt gradient ekko basert cardiac kammer kvantifisering på 7 Tesla tett med LV parametere fra 2D bSSFP CINE bildebehandling på 1,5 T20. Bortsett fra det, ble nøyaktig høyre ventrikkel (RV) kammer kvantifisering nylig demonstrert mulig bruker høy oppløsning bortskjemt gradient ekko sekvensen ved 7 Tesla29.
Erkjennelsen i utfordringer og muligheter for CMR ved svært høy, presenterer dette arbeidet et oppsett og tilpasset funksjonelle CMR oppkjøp på en eksperimentell 7 Tesla forskning skanner-protokollen. Protokollen skisserer det tekniske grunnlaget, viser hvordan hindringer kan overvinnes, og tilbyr praktiske hensyn som bidrar til å holde ekstra eksperimentelle overhead på et minimum. Den foreslåtte tenkelig protokollen utgjør en fire ganger forbedring i romlig oppløsning mot dagens praksis. Det er ment å gi en retningslinje for klinisk adaptere, lege forskere, translasjonsforskning forskere, programmet eksperter, MR radiographers, teknologer og nye aktører i feltet.
Funksjonell CMR eksamen kan gjennomføres i 7 Tesla. Basert på feltstyrke drevet SNR gevinst, kan CINE bilder i menneskets hjerte erverves med betydelig høyere romlig oppløsning sammenlignet med 1.5 eller 3 T. Mens skive tykkelse på 6 til 8 mm og i-flyet voxel kant lengder 1.2 til 2.0 mm brukes ofte på lavere klinisk feltet styrker1,30, målinger på 7 Tesla kunne utføres med en skive tykkelse på 4 mm og en isotropic i-flyet oppløsning 1.0 mm.
<p clas…The authors have nothing to disclose.
Forfatterne bekrefter fasilitetene, og vitenskapelig og teknisk assistanse av nasjonale Imaging anlegg i sentrum for avansert bildebehandling, universitet av Queensland. Vi vil også gjerne takke Graham Galloway og Ian Brereton for deres hjelp til å få CAESIE stipend for Thoralf Niendorf.
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 |