Waiting
Login processing...

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

Medicine

Магнитно-резонансная томография сердца на 7 Тесла

doi: 10.3791/55853 Published: January 6, 2019

Summary

Присущие сверхвысоких Поле магнитного резонанса выгоды чувствительность перспективным для высокое пространственное разрешение изображений сердца. Здесь мы описываем протокол, настроенные для функциональных сердечно-магнитного резонанса (КДПГ) на 7 Тесла, используя передовые многоканального радио частоты катушки, шиммирования магнитного поля и активируя концепции.

Abstract

КДПГ в ультра-высокое поле (магнитного поля B ≥0 7 Тесла) выгоды от присущего на более сильные магнитные поля преимущество Соотношение сигнал шум (SNR) и потенциально обеспечивает улучшение сигнала контраст и пространственным разрешением. Обещая, что результаты были достигнуты, ультра-высокое поле КДПГ является сложной задачей из-за ограничений осаждения энергии и физические явления, как передачи поля не равномерность и неоднородности магнитного поля. Кроме того магнито гидродинамический эффект затрудняет синхронизации сбора данных с сердечной движения. Проблемы решаются в настоящее время исследования в технологии Роман магнитного резонанса. Если все препятствия могут быть преодолены, ультра-высокое поле КДПГ может создавать новые возможности для функциональных КДПГ, характеристика ткани миокарда, микроструктура изображений или метаболических изображений. Признавая этот потенциал, мы показываем, что многоканальный радиочастотного (RF) катушки технологии специально для КДПГ на 7 Тесла вместе с выше порядке B0 опору и резервного копирования сигнал для сердца срабатывания способствует высокой верности функциональных КДПГ. С предлагаемой установки количественная оценка сердечной камеры может осуществляться в экзамен раз аналогичны достигнутый на нижней прочностями поля. Чтобы поделиться этим опытом и содействовать распространению этого опыта, эта работа описывает наши установки и протокол специально для функциональных КДПГ на 7 Тесла.

Introduction

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

Сердечно-сосудистые магнитного резонанса (CMR) имеет доказанные клиническое значение с растущий спектр клинических признаков1,2. В частности оценки сердечной морфологии и функция имеет большое значение и обычно понял путем отслеживания и визуализации, что сердце движения на протяжении всего сердечного цикла с использованием сегментирована дыхание проведены двухмерный (2D) cinematograpic ( Методы визуализации CINE). Хотя требуются высокое пространственно временных резолюции, высокой крови миокард контрастность и высокое соотношение сигнал шум (SNR), сбор данных ограничивается очень сердечной и дыхательной движения и использования нескольких дыхание держит, а также необходимость для всего сердца или слева желудочковая охват часто приводит к обширной сканирования раз. Параллельной обработки изображений, одновременное многослойная томография или другие ускорение технологии помогают решать движение связанных ограничений3,4,5,6.

Кроме того, чтобы выгоду от присущего SNR получить на более высоких магнитных полей, высокое поле систем с B0 = 3 Тесла все чаще используются в клинической рутинной7,,8. Развитие также призвал в ультра-высокое поле расследования (B0≥7 Тесла, f≥298 МГц) CMR9,10,11,12,,1314. Выигрыш в SNR и крови миокард контрастность присущие выше прочность поля обещает быть передаваемой в расширенной функциональной КДПГ, с использованием пространственного разрешения, которое превышает сегодня в пределах15,16, 17. В свою очередь, новые возможности для магнитный резонанс (МР) на основе характеристик ткани миокарда, метаболические изображений и изображений микроструктуры ожидается13. До настоящего времени несколько групп продемонстрировали, что целесообразность КДПГ на 7 Тесла и конкретно с учетом ультра-высокое поле технология была введена,17,18,19,20 21,22. Что касается эти многообещающие события, потенциал сверхвысокой поле, которое можно считать КДПГ еще неиспользованные13. В то же время, физические явления и практических препятствий, таких как неоднородности магнитного поля, радиочастотного (RF) возбуждения поля не равномерность, артефакты-резонанса, диэлектрической эффекты, локализованные ткани Отопление и прочность поля независимые RF Мощность осаждения ограничения делают изображений на ультра-высокое поле сложной10,17. Последние используются для управления РФ индуцированных ткани Отопление и обеспечения безопасной эксплуатации. Кроме того Электрокардиограмма (ЭКГ) на основе инициирования может быть существенно затронуты магнито гидродинамические (МГД) эффект19,23,24. Для решения проблем, вызванных короткие волны в ткани, многие элемент трансивер РФ катушки массивы специально для КДПГ на 7 Тесла были предложенные21,25,,2627. Параллельной передаче РФ предоставляет средства для передачи поля шейпинг, также известный как B-1+ опору, которая позволяет сократить неоднородности магнитного поля и восприимчивость артефакты18,28. Хотя на данном этапе, некоторые из этих мер может увеличить сложность экспериментальной, понятия оказались полезными и могут быть переведены в клинической области сильных КДПГ 1.5 T или 3 т.

В настоящее время 2D сбалансированного устойчивого состояния бесплатно прецессии (bSSFP) CINE изображений является стандартом ведения клинической функциональной КДПГ в 1,5 Т и 3 T1. Недавно последовательность успешно работал на 7 Тесла, но большое количество проблем остаются19. Пациента конкретных B1+ опору и дополнительных корректировок катушки РФ были применены для управления RF Мощность осаждения ограничений и тщательного шиммирования0 B была исполнена управлять последовательностью типичный диапазонов артефактов. С средний сканирования 93 минут оценки функции левого желудочка (LV) усилия продлен раз экспертиза клинически приемлемые пределы. Здесь избалованный градиент эхо последовательности обеспечивают жизнеспособной альтернативой. На 7 Тесла общее обследование раз (29 ± 5) мин для LV функции оценки сообщалось, что также соответствует клинических изображений протоколов в нижнем поле сильные21. Таким образом избалованный градиент эхо на основе КДПГ выгоды от длительного T1 времена релаксации в ультра-высокое поле приводящих к расширенной крови миокард контраст, превосходит градиента эхо изображений на 1,5 т. Это делает хорошо идентифицируемой тонкие анатомических структур, таких как перикарда, митрального и трёхстворчатого клапанов, а также папиллярных мышц. Congruously избалованный градиент эхо на основе количественной оценки сердечной камеры на 7 Тесла тесно соглашается с параметрами LV, производный от 2D bSSFP CINE изображений на 1,5 T20. Кроме того Точная право желудочковая количественной камеры (RV) недавно была продемонстрирована что возможно с помощью с высоким разрешением испортил градиента эхо последовательности 7 Тесла29.

Признавая проблемы и возможности КДПГ в ультра-высокое поле, эта работа представляет собой установки и протокол, настроенные для функциональных КДПГ приобретений на исследуемых 7 Тесла исследований сканера. Протокол описывает технических основ, показывает как препятствия могут быть преодолены и предоставляет практические соображения, которые помогают сохранить загородный экспериментальный накладных расходов на минимальном уровне. Предлагаемый протокол изображений представляет собой четырехкратное увеличение пространственного разрешения по сравнению с сегодняшней клинической практике. Он предназначен для обеспечения руководства для клинической адаптеров, врач ученых, поступательные исследователей, экспертов приложений, MR рентгенологи, технологов и новых участников в поле.

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

Исследовании утверждается Комитетом по этике университета Квинсленда, Квинсленд, Австралия и осознанное согласие было получено от всех субъектов, включенных в исследование.

1. субъекты

  1. Вербовать добровольцев темы старше 18 лет внутренне в университете Квинсленда.
  2. Обоснованного согласия
    1. Информировать каждого вопроса о потенциальных рисках прохождения экспертизы перед входом в зону безопасности магнитно-резонансная томография (МРТ). В частности обсудите воздействия сверхвысоких магнитного поля и возможные противопоказания для прохождения экзамена по МРТ. Сообщите тему что участвовать в рассмотрении является добровольным и что на всех раз он может прервать рассмотрение. Получения осознанного согласия в письменной форме.
    2. Объясните процедуру для участника. Поскольку визуализация выполняется во время дыхание проведет в конце срока действия и последовательной дыхания является неотъемлемой частью качества изображения, тренер субъекта на дыхательные техники до начала сканирования.
    3. Выполните проверки безопасности г-н по всем предметам, перед входом в зону безопасности МРТ в письменной форме и снова перед входом в комнату сканера. Исключает объекты с противопоказаниями для прохождения МРТ исследование (например, кардиостимуляторов, имплантированные дефибрилляторы, других небезопасных медицинских имплантатов или клаустрофобии).
  3. Попросите подвергаться изменениям в кусты перед входом в комнату сканера.

2. Подготовка

  1. Настройка дополнительного оборудования, необходимого для работы выделенный канал 32 1H сердца трансивер (Tx/Rx) РФ катушки26 на стол пациента изложенных в рисунке 1a и b. Помимо поле разделитель малой мощности (рис. 1 c) оборудование вспомогательное катушка состоит из одной мощности разделитель поля и фаза переключения коробки (рис. 1 d) и один Tx/Rx интерфейса (Рисунок 1e) для каждого из двух RF катушки секций, которые будут размещены ниже и на вершине тему. Большую часть он вмещает местной передачи электроники, которая требуется для сигнала возбуждения на 7 Тесла, поскольку традиционные птичья клетка тела катушки как обычно занятых на 1,5 Т и 3.0 T не доступны.
  2. Место дополнительного оборудования катушка РФ на верхнем конце пациента таблицы, как указано на рисунке 1b и связать отдельные коробки вместе с байонетным Нейл-Concelman (BNC) Кабели. С расстояния, что стол пациента может быть загнан в МРТ ограничен родила, обеспечить, чтобы оставить достаточно пространства на стол пациента для катушки инфраструктуры для гарантии, что сердце субъекта может располагаться с центром катушки изоцентр по магнит.
  3. Подключите Tx/Rx интерфейс коробки к четыре катушки зажигания на стол пациента.
  4. Место в центре задней катушки массива 147 см от верхнего конца стол пациента (рис. 1b). Это место определяет, где в задней катушки массив должен быть размещен для обеспечения что сердце субъекта на изоцентр магнита, если стол пациента максимально загнан в канал ствола. Размещение на месте предопределенные катушка имеет решающее значение, для обеспечения оптимальной работы. Определите оптимальное положение задней катушки массива, а также позиционирования вспомогательное оборудование в предварительных испытаний, включая несколько добровольцев различные тела высоту.
  5. Подключите четыре задней катушки массива в соответствующие розетки окна интерфейса Tx/Rx для задней массива.
  6. Подключить четыре модули передней катушки массива с Tx/Rx интерфейс ящик для топ массива и переверните массив оборудования вспомогательные катушки для субъекта позиционирования.
  7. Три электроды ЭКГ прикрепите к корпусу субъекта. Следуйте указаниям поставщика размещения электрода для обеспечения оптимального функционирования системы триггера алгоритма.
  8. Установите тему на стол пациента (рис 1f). Критически убедитесь, что сердце субъекта располагается центральный задней катушки для того, чтобы гарантировать, сканирование в течение изоцентр магнита. Как, в зависимости от высоты субъекта, руководитель будет располагаться поверх разъемов поле катушки/интерфейс, разместите кабели тщательно и использовать соответствующую амортизацию для обеспечения комфорта и соответствия субъекта.
  9. Подключите устройство триггера к электроды ЭКГ.
  10. Прикрепите устройство импульсного триггера субъекта указательный палец. Используйте это второе устройство для запуска в случае серьезных искажений сигнала ЭКГ, представленный МГД эффект.
  11. Рука безопасности Сожмите мяч к предметам.
  12. Оборудовать предметом наушников и наушников для уменьшения шумового воздействия и обеспечить связь с предметом.
  13. Место передней катушки на груди субъекта, что кабели, которые подключаются к клеммам E-F и G-H расположены справа и слева от его головы, соответственно.
  14. Привод предмет в отверстие сканера. Управляя операцию вручную и убедитесь, что кнопка скорость элементов таблицы находится в выключенном состоянии гарантировать безопасность субъекта в процессе вождения. Делать, не используйте автоматический режим как переменная таблицы скорость в этом режиме оптимизирован для нейро изображений и расстояние, на которое таблица может управляться автоматически в отверстие ограничивается сканера.
  15. Проверьте, если сообщение к теме через домофон возможен и если тема чувствует себя хорошо.
  16. Г-н изображений
    1. Выполнения основных локализатор (скаут) сканирование вдоль трех физических градиента осей для ломтик планирования и B0-опору.
    2. Используйте ЭКГ сработал быстро низким углом, последовательность (FLASH) с указанными ниже параметрами приобретения: поле зрения (FOV) = 400 мм, матрица = 192 x 144, срезы за ось градиента = 1, толщина = 8 мм, эхо времени (TE) = 1,24, повторение время (TR) = 298 МС, угол флип = 10°.
    3. Применение параллельных МРТ с коэффициентом ускорения = 2, опорных линий = 24 и обобщенной autocalibrating частично параллельных поглощения (Граппа) реконструкции.
    4. Используйте изображения локализатор для проверки, что его сердце помещается в изоцентр магнита. При необходимости изменить тему.
  17. 3rd порядок шиммирования B0
    1. Открыть инструмент ШИМ порядка 3rd (Рисунок 2a) и сбросить все 3rd порядок ШИМ течения (рис. 2b).
    2. Устанавливать объем оболочек для надлежащего шиммирования над регионом, охватывающих сердца (рис. 2 c).
    3. Запустите поток передовых-срабатывает компенсацию 2D мульти эхо флэш-ШИМ последовательности для расчета токов 3rd порядок ШИМ. Используйте следующие параметры: ПЗ = 400 x 400 мм, матрица = 80 x 80, ломтики = 64, толщина = 5.0 мм, ТЕ1 = 3,06, TE2 = 5.10, TR = 7 мс, угол флип = 20 °, параллельные МРТ (Граппа), ускорение фактор = 2, опорных линий = 24.
    4. Рассчитать и применять 3rd порядок ШИМ токи, откройте следующий протокол и Копировать громкость выше оболочек. Выполните SetShim программу в меню «Пуск» (рис. 2a). Далее откройте окно Ручной корректировки в меню Options (рис. 2d). На вкладке 3D ШИМ , нажмите Расчет | Применить чтобы задать ШИМ токов для 2-го порядка (Рисунок 2e). Наконец Установите прокладку течений, нажав кнопку Задать Shim_3rd в средстве ШИМ порядка 3rd (рис. 2b).
    5. Закройте окно Ручной корректировки . Держите ШИМ тома и оболочек течений, фиксированной на протяжении оставшейся части экзамен. Обратите внимание, что шиммирования процедура может быть очень конкретной системы.
  18. Приобрести дополнительные локализаторы поддержки двойной косой срез планирования. Если не указано иное, используйте дыхание провел и ЭКГ срабатывает 2D флэш-последовательность со следующими параметрами для всех измерений локализатор: ПЗ = 360 x 290 мм, матрица = 256 x 206, толщина = 6,0 мм, TE = 1,57, TR = 3.9 мс, угол флип = 35 °, параллельные МРТ (Граппа), accelera Тион фактор: 2, опорных линий: 24. Консультировать пациента, чтобы держать дыхание в действия. Использовать высокий флип углы или использовать сегментирована cine протокола (см. ниже) для достижения улучшения контрастности.
    1. Приобрести 2 камеры локализатор (1 ломтик), запланированных перпендикуляра на осевые разведчик, параллельно к стенке межжелудочковой перегородки (рис. 3a).
    2. Приобрести перпендикулярно локализатор (1 ломтик), запланировано 4 камеры на дольке локализатор 2 камеры через митральный клапан и верхушки левого желудочка (рис. 3b).
    3. Приобрести локализатор короткой оси (7 ломтиков, ПЗ = 360 x 330 мм), запланированных перпендикулярно на 4 камеры локализатору параллельно митрального клапана и перпендикулярно стене межжелудочковой перегородки (рис. 3 c).
  19. Выполните CINE приобретений. Использование высокого разрешения дыхание провел ЭКГ срабатывает сегментированные 2D флэш-последовательность со следующими параметрами: ПЗ = 360 x 270 мм, матрица = 256 x 192/264 x 352, толщина = 4,0 мм, TE = 3.14, TR = 6,3 мс, угол флип = 35-55 °, сегменты = 7, параллельно МРТ (Граппа), ускорение фа ctor = 2/3, височное разрешение = 42.6/44.3 мс.
    1. Начните с левого желудочка 4 камеры мнение (горизонтальной длинной оси, HLA) ломтиками. План Центральной среза через центр митрального и трёхстворчатого клапанов и верхушки левого желудочка (рис. 3d). Приобрести каждый ломтик в рамках отдельных дыхание держат в действия.
    2. Далее приобрести левого желудочка короткой оси срезов. План их перпендикулярно HLA и параллельно митрального клапана так, что она охватывает весь левого желудочка от основания к вершине (Рисунок 3e). Для обеспечения точной функции тестирования, Первый срез точно позиционировать на вставок листовка митрального клапана, таким образом, чтобы в центре фрагмента в пределах желудочка. Опять же приобрести каждый ломтик в рамках отдельных дыхание держат в действия.

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

Представитель результаты сердечной CINE экзаменов, производный от добровольцев изображены на рисунке 4. Изображены диастолической и систолической сроки короткие и длинные оси 4 камерная просмотров человеческого сердца. Хорошо видна значительно более высоким пространственным разрешением для представления короткой оси (рис. 4a, 4b, 4e, 4f) по сравнению с длинной оси вид (рис. 4 c, 4 d, 4 g, 4 ч). В короткие и длинные оси срезов изображения обеспечивают достаточно сигнал шум и крови миокард контраст четко разграничить миокарда стены, даже при использовании толшины тонкие, как 4 миллиметров. Занятых параллельной визуализации ускорение схеме реконструкции изображений с высоким качеством изображения и без шума заметно повышение.

Благодаря Р-волны признание провала ЭКГ пульс оксиметрии основе запуска была использована для приобретения изображения справа (Рисунок 4e-4 h). Джиттер в пульс оксиметрии сигнал пик индуцированной незначительные движения артефактов, которые были вынесены в периоды сердечного сокращения и расслабления, как подчеркивается в представлении длинной оси, показано на рисунке 4 h (красная стрелка). Пустоты сигнала из-за разрушительного вмешательства в области передачи отмечены желтой стрелки.

Типичная ЭКГ сигналов, полученных в одном канале триггера устройства в одной теме здорового изображены на рисунке 5. При сравнении сигнала ЭКГ, приобретенных вне магнит родила (Рисунок 5a) один, полученные с предметом, дислоцированные в изоцентр магнита (Рисунок 5b), существенные различия становятся очевидными. В ультра-высокой магнитного поля сигнала ЭКГ МГД эффект сильно поврежден. Негативное явление возникает из взаимодействия между проводящие жидкости кровь с внешним магнитным полем. Он вызывает искажения электрическое поле, наложения собственного сердца деполяризации поля и таким образом развращает сигнал, подобрал электроды ЭКГ на субъекта кожи. МГД эффект весы с B0 и особенно выраженным этапах сердечной систолической аорты потока, поэтому затронуты главным образом сегмента S-T сигнала ЭКГ. Хотя Р-волны сигнала ЭКГ обычно влияет не прямо, это может ухудшить Р-волны признание и сердечная синхронизации. Примечательно, что, из-за искажения сигнала ЭКГ, ЭКГ сигналов, полученных при наличии высоких магнитных полей нельзя использовать в качестве индикатора аварийного состояния больного. Представитель импульсный сигнал, полученные внутри магнита родила отображается на рис. 5 c. Импульсный сигнал не подвержен воздействию магнитного поля. Задержку пульсовой волны Р-волны на 0 мс, которые можно ввести артефакты, четко видны.

Figure 1
Рисунок 1 : Экспериментальной установки и элементы из 32 канал сердечной Tx/Rx катушки катушка оборудования. (а, b) Вспомогательные оборудования, состоящий из 7 коробки аппаратных и подключение кабелей BNC помещается в верхнем конце стол пациента в порядке предоставить столько места, как можно скорее для субъекта позиционирования. Элементы задней и передней катушки связаны с восьми кабели к окнам интерфейса. Для системы под рукой массив задней катушки помещается не дальше, чем 1470 мм от верхнего конца таблицы, чтобы обеспечить позиционирование сердца на изоцентр магнита. (c) малой мощности поле разделитель. (d) один разделитель питания и фейзер коробки для задней и передней катушки массива. (e) Tx/Rx интерфейс коробки для передней (вверху) и задний (внизу) катушка массива. Оранжевый и черный Пунктирные стрелки показывают передачи (Tx) и получить (Rx) сигнал пути. (f) предмет на массиве задней катушки. Подголовники на подушке 8 катушка соединителей. Предопределенные катушки месте Помечено с красной этикеткой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 : 3rd заказать опору с помощью инструментов системы регулировки и шим. (a) меню Пуск с кнопками «3rd порядок прокладку» и «набор оболочек» программы. (b) «3rd порядок прокладку» инструмент. (c) позиционирование региона регулировки над сердцем. (d) от инструмента «Корректировок» в меню «Параметры». (e) «корректировок» инструмент с кнопками для расчета и применить 2nd порядок ШИМ течений в закладке «3D прокладку» пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3 : Slice планирования для CINE кардиологическим. a планирование из 2-ух камерная локализатор перпендикулярно основным локализатора. (b) планирование перпендикулярно локализатор 4 камеры на 2 камеры локализатор (c) планирование локализатор короткой оси на 2 камеры локализатор (слева) и перпендикулярно на 4 камеры локализатор (справа). d планирование левого желудочка 4 камеры мнение перпендикулярных по короткой оси локализатор (слева) и 2 камеры локализатор (справа). (e) планирование левого желудочка короткой оси ломтики на левого желудочка 4 камеры мнение (слева) и 2 камеры локализатор (справа).

Figure 4
Рисунок 4 : Представитель результаты высокого разрешения кардиологическим CINE по двум предметам с помощью ЭКГ, вызывая (a-d) и импульсов, вызывая (e-h). (а, е) Конечного диастолического сроков середины Вентрикулярная короткой оси среза, приобретенных с пространственным разрешением 1,0 x 1,0 x 4 мм3. (b, f) Соответствующий конец систолическое сроки. (c, g) Конечного диастолического сроки горизонтальной длинной оси среза. (d, h) Соответствующий конец систолическое сроки. Сигнала прерывания, вызванные РФ поле номера равномерность отмечены желтой стрелки. Незначительные триггера ошибки, вызванные задержкой пульсовой волны изображены в представлении длинной оси пульс срабатывает сканирования (красная стрелка). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5 : Представитель ЭКГ сигналов, полученных за пределами и внутри магнита родила на 7 Тесла. () ЭКГ сигнала, полученные в двух каналов (красный, синий) ЭКГ триггера устройства вне магнит родила. R-волна может быть четко выделяются. Триггер события обозначены зеленым цветом. (b) ЭКГ сигнала, полученные на изоцентр магнит 7 Тесла родила. МГД эффект явно влияет на ЭКГ сигнала и особенно элемент S-T сигнала ЭКГ. Сильный сигнал колебания может привести к срабатыванию неправильного. (c) представитель импульсный сигнал, полученные на изоцентр магнит 7 Тесла родила для сравнения. Импульсный сигнал не подвержен воздействию магнитного поля. Обратите внимание, что пульсовой волны задерживается в отношении ЭКГ Р-волны. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

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

Обследования функциональные КДПГ может быть успешно на 7 Тесла. Основываясь на инициативе SNR усиления напряженности поля, CINE изображения человеческого сердца могут быть приобретены с значительно более высоким пространственным разрешением, по сравнению с 1,5 или 3 т. Хотя толшины края 6-8 мм и в плоскости voxel длиной 1,2 до 2,0 мм обычно используются в нижней клинических поле сильные1,30, измерения на 7 Тесла может проводиться с ломтик толщиной 4 мм и изотропные в плоскости резолюции 1,0 мм.

Результаты, полученные на 7 Тесла являются многообещающими. Качество изображения сравнимо, полученные на 1.5 T или 3 T, хотя B1+ шиммирования не проводилось и экспериментальной накладных расходов было сведено к минимуму для облегчения раз клинически приемлемым экзамен для количественной оценки сердечной камеры. Иногда качество изображения было слегка подорваны сигнал пустот, вызванные фокуса РФ поле номера равномерность. В этих случаях, использование B1+ опору, который доступен через параллельной передаче методов может быть полезно. Хотя этот подход заманчиво и на горизонте клинических приложений требует дальнейшего соображения на сигнал поглощение ставка (САР) управления.

На стороне срабатывания сигнала ЭКГ иногда сильно поврежден МГД эффект так что синхронизации захвата изображений с сердечной деятельности необходимо проводить с помощью импульсов, вызывая подход. При использовании триггера пульс, может возникнуть некоторое ухудшение качества изображения CINE. Это ухудшение вызвано время импульса триггер задерживается с уважением Р-волны ЭКГ. Вариации и дрожание в импульсный сигнал триггера может составлять до 60 миллисекунд. Это явление может привести к срабатыванию неправильного и может поставить под угрозу, представляя сердца движения индуцированной размытие в восстановленных изображений. Как недавно показали, точной синхронизации сердца на 7 Тесла может быть достигнуто, полностью используя технические возможности устройств, доступных триггеров и с помощью государства оф-арт триггера алгоритмы19,24. Кроме того использование альтернативного запуска решений,31,,3233 может также обеспечить хорошую основу для синхронизации изображений.

Сканирование на ультра высоким поле приходит вместе с значительно увеличение спроса оборудования. В частности сканирования препараты являются более сложными по сравнению с нижней прочностями поля. Это может объясняться с использованием вспомогательного оборудования катушка РФ из-за отсутствия тела катушки, которая интегрирована в клинической сканеров. Тема позиционирования требует больше ухода по сравнению с обычной клинической установки на более низких прочностями поля, поскольку не только предмет комфорта, но и положение катушки по таблице должен приниматься во внимание. Это ограничение связано с дизайн и возможности сегодняшней пациента таблиц для 7 Тесла МРТ, но ожидается быть исправлено с текущей переход к 7 Тесла МРТ систем следующего поколения. Только недавно первая система 7 Тесла МРТ была утверждена для клинического использования для конкретных приложений в США и Европе. Экспериментальная накладные расходы также представлен МГД эффект, который может серьезно ухудшить признание Р-волны. Для обеспечения хорошей сердца синхронизации, предметом тщательной подготовки, точного расположения электродов ЭКГ в дополнение к точной калибровки алгоритма триггер ЭКГ, требуется24. В некоторых случаях перемещение электродов ЭКГ после переезда предмет в отверстие могут оказаться необходимыми. Кроме того чтобы обеспечить продолжение изучения присутствии серьезными нарушениями триггера ЭКГ, желательно прикрепить устройство триггера импульса к теме. В качестве альтернативы к срабатыванию ЭКГ акустическая, вызывая31 может быть использован, который невосприимчив к эффектам МГД и было показано, быть выше импульса запуска. Если эти соображения и меры тщательно включены в функциональных КДПГ экзамены в 7 Тесла, рабочего процесса и продолжительность сердечной CINE измерений на ультра-высокой поля аналогичны в клинической области сильные.

Расширение использования систем ультра-высокое поле в трансляционного исследования будут способствовать возможности КДПГ для оценки сердечно-сосудистых заболеваний. Технологические достижения, такие как улучшенная РФ катушки технологии или multi-передавать MR систем поможет уменьшить текущие экспериментальные накладные и рационализации подготовки дополнительного сканирования и шиммирования операций. В этом контексте тщательной проверки приложений КДПГ Роман ультра-высокое поле против устоявшихся КДПГ приложений на 1.5 T или 3 T будет иметь важное значение.

Это исследование показывает, что функциональные КДПГ может быть успешно обследования на 7 Тесла. Прочность поля driven SNR прирост в ультра-высокое поле позволяет CINE приобретений с очень высоким пространственным разрешением. По сравнению с клинической области сильные 1,5 или 3 Тесла, пространственное разрешение может быть увеличен на 3-4 раза. Экспериментальный накладные расходы, необходимые для решения различных технических задач могут быть сведены к минимуму. Эти результаты, а также будущих технологических разработок обеспечит основу для исследования в более продвинутые приложения, например характеристика ткани миокарда, метаболические изображений или изображений микроструктуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Киран о ' Брайен и Джонатан богаче работают в Siemens ООО Австралии. Ян Rieger и Thoralf Ниндорфа являются учредителями МРТ. ИНСТРУМЕНТЫ GmbH, Берлин, Германия. Ян Rieger был технический директор и сотрудник МРТ. ИНСТРУМЕНТЫ GmbH. Thoralf Ниндорф () — Генеральный директор МРТ. ИНСТРУМЕНТЫ GmbH.

Acknowledgments

Авторы признают, зал и научной и технической помощи национальным визуализации объекта в центре для Advanced Imaging, университет Квинсленда. Мы также хотели бы поблагодарить Грэм Galloway и Ian Бреретон за их помощь, чтобы получить грант CAESIE Thoralf Ниндорфа.

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).
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