Waiting
Login processing...

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

Medicine

7 Tesla, kardiyak manyetik rezonans görüntüleme

doi: 10.3791/55853 Published: January 6, 2019

Summary

Ultrahigh alan manyetik rezonans için doğasında duyarlılık kazanç yüksek uzaysal çözünürlük görüntüleme kalp için söz sahibidir. Burada, fonksiyonel kardiyovasküler manyetik rezonans (CMR) için özelleştirilmiş bir protokol 7 Tesla bir gelişmiş çok kanallı radyo frekanslı bobin, manyetik alan titremeden ve tetikleyici bir kavram kullanarak açıklar.

Abstract

CMR Ultra yüksek bir alan (manyetik alan şiddeti B0 ≥ 7 Tesla) yararları gelen sinyal-gürültü oranı (SNR) avantajı yüksek manyetik alan güçlü doğal ve potansiyel olarak geliştirilmiş sinyal kontrast ve uzaysal çözünürlük sağlar. Sonuçlar elde umut verici iken, ultra yüksek alan CMR enerji birikimi kısıtlamaları ve iletim alan sigara-uniformities ve manyetik alan inhomogeneities gibi fiziksel olaylar nedeniyle zordur. Buna ek olarak, manyeto-hidrodinamik etkisi kardiyak hareket ile veri toplama eşitlenmesi zor işler. Sorunlar şu anda keşifler yeni manyetik rezonans teknoloji içine tarafından ele alınmaktadır. Tüm engelleri aşmak, ultra yüksek alan CMR fonksiyonel CMR, miyokard doku karakterizasyonu, mikroyapı görüntüleme veya metabolik görüntüleme için yeni fırsatlar verebilir: Bu potansiyeli kabul ederek, gösterdiğimiz kardiyak tetikleyen yüksek sadakat kolaylaştırır için çok kanallı radyo frekansı (RF) bobin teknoloji CMR daha yüksek sipariş B0 titremeden ile birlikte 7 Tesla ve yedek bir sinyal için uygun işlevsel CMR. Önerilen kurulum ile kardiyak odası miktar muayene zamanlarda bu alt alan güçlü elde benzer gerçekleştirilebilir. Bu deneyimi paylaşmak ve bu bilgi birikimi yayılması desteklemek için bu iş bizim kurulumunu ve 7 Tesla, fonksiyonel CMR için özel olarak tasarlanmış protokol açıklar.

Introduction

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

Kardiyovasküler manyetik rezonans (CMR) kanıtlanmış klinik klinik endikasyonları1,2ile büyüyen bir dizi değeridir. Özellikle, kardiyak Morfoloji ve işlevi değerlendirme büyük alaka olduğunu ve genellikle fark izleme ve görselleştirme tüm kalp döngüsü kullanarak boyunca kalp hareketli parçalara nefes düzenlenen iki boyutlu (2D) cinematograpic () CINE) görüntüleme teknikleri. Bir yüksek spatio-zamansal çözünürlük, yüksek kan-Miyokardiyum kontrast ve yüksek sinyal gürültü oranı (SNR) gerekli olmakla birlikte, veri toplama son derece kalp ve solunum hareket ve birden fazla nefes-tutar yanı sıra ihtiyaç kullanımı sınırlıdır tüm kalp için veya sol ventrikül kapsama genellikle kez kapsamlı tarama açar. Paralel görüntüleme, aynı anda birden çok dilim görüntüleme veya hareket adrese teknikleri yardımcı diğer ivme ile ilgili kısıtlamaları3,4,5,6.

Ayrıca, faydalanmak için doğal SNR kazanç daha yüksek manyetik alanlar yüksek alan sistemleri B0 ile 3 Tesla = giderek klinik rutin7,8' istihdam edilmektedir. Gelişme de Ultra yüksek alan soruşturmalar teşvik etmiştir (B0≥7 Tesla, f≥298 MHz) CMR9,10,11,12,13,14. SNR ve kan-Miyokardiyum aksine daha yüksek alan şiddeti doğal kazanç bugünkü sınırları15,16, aşan bir uzaysal çözünürlük kullanarak gelişmiş fonksiyonel CMR transferrable olmak söz sahibidir 17. buna karşılık, manyetik rezonans (MR) için yeni olanaklar dayalı miyokard doku karakterizasyonu, metabolik görüntüleme ve mikroyapı görüntüleme beklenen13. Şimdiye kadar çeşitli gruplar özel Ultra yüksek alan teknoloji olmuştur CMR 7 Tesla ve özellikle fizibilite17,18,19,20tanıttı göstermiştir, 21,22. Bu umut verici gelişmeler, ultra yüksek alan CMR olarak kabul henüz kullanılmayan13potansiyeli ile ilgili olarak. Aynı zamanda, fiziksel olaylar ve manyetik alan inhomogeneities, radyo frekansı (RF) uyarma alan sigara uniformities, kapalı-rezonans eser, dielektrik etkileri, yerelleştirilmiş doku ısıtma ve alan şiddeti gibi pratik engeller bağımsız RF Güç ifade kısıtlamaları düşsel vasıl Ultra yüksek alan10,17zorlayıcı olun. İkinci indüklenen RF doku Isıtma denetlemek ve güvenli çalışmasını sağlamak için istihdam edilmektedir. Ayrıca, temel elektrokardiyogram (EKG) tetikleyen önemli ölçüde manyeto-hidrodinamik (MHD) etkisi19,23,24tarafından etkilenebilir. Kısa dalga boyu doku tarafından indüklenen sorunları ele almak üzere, önerilen21,25,26,277 Tesla, CMR için özel olarak tasarlanmış çok öğeli alıcı RF bobin dizileri vardı. Paralel RF iletimi sağlayan manyetik alan inhomogeneities ve duyarlılık eserler18,28azaltmak için şekillendirme, olarak da bilinen B1+ titremeden, iletim alanı için sağlar. Şu anki aşamasında iken, gittiyseniz deneysel karmaşıklığını artırabilir, kavramları yararlı kanıtlamış ve CMR 1.5 T veya 3 T. klinik alan güçlü için tercüme edilebilir

Şu anda, 2D dengeli kararlı duruma ücretsiz devinim (bSSFP) CINE görüntüleme 1.5 T ve 3 T1klinik fonksiyonel CMR başvurusunu standarttır. Son zamanlarda, sırası başarıyla 7 Tesla istihdam edildi, ancak zorluklar çok sayıda19kalır. Hasta belirli B1+ titremeden ve ilave RF bobin ayarlamaları RF Güç ifade kısıtlamaları yönetmek için uygulanan ve dikkatli B0 titremeden eserler bantlama tipik sırasını denetlemek için gerçekleştirildi. 93 dakika sol ventrikül (LV) işlev değerlendirmesi için bir ortalama Tarama süresi ile çabaları muayene kez klinik olarak kabul edilebilir sınırları aşan uzun. Burada, şımarık degrade yankı dizileri bir alternatif sağlar. 7 Tesla hangi alt alan güçlü21klinik görüntüleme protokoller için de karşılık gelen (29 ± 5) min Toplam Sınav zamanlarında LV fonksiyonu değerlendirmesi için bildirildi. Böylece, temel şımarık degrade yankı uzun süreli T1 gevşeme degrade yankı düşsel vasıl 1.5 T. daha üstün bir gelişmiş kan-Miyokardiyum kontrast neden zaman Ultra yüksek alan gelen CMR faydaları Bu kalp zarını, mitral ve triküspid vanalar gibi papiler kaslar gibi ince anatomik yapıları iyi olarak tanımlanabilir işler. Congruously, şımarık degrade yankı bağlı kardiyak odası miktar 7 Tesla, yakından 2D bSSFP CINE görüntüleme 1.5 T20türetilen LV parametreleri kabul eder. Bunun dışında doğru sağ ventrikül (RV) odası miktar son zamanlarda uygun yüksek çözünürlüklü kullanarak degrade yankı sırası 7 Tesla29şımarık gösterilmiştir.

Zorlukları ve fırsatları CMR Ultra yüksek Field'da kabul ederek, bu çalışma bir kurulum ve bir araştırma 7 Tesla araştırma tarayıcı üzerinde fonksiyonel CMR satın almalar için özelleştirilmiş Protokolü sunar. Protokol teknik temelleri, nasıl engelleri üstesinden gelebilir ve pratik dikkat edilmesi gereken noktalar en azından ekstra deneysel yükü tutmaya yardımcı sağlar gösterir özetliyor. Önerilen görüntüleme Protokolü Uzaysal Çözünürlük karşı dört kat artış oluşturan bugünün klinik pratikte. Klinik adaptörler, Doktor bilim adamları, translasyonel araştırmacılar, uygulama uzmanları, Bay radiographers, teknoloji ve yeni girenler için alana bir kılavuz sağlamak içindir.

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

Çalışma Queensland Üniversitesi Etik Komitesi tarafından onaylanmış, Queensland, Avustralya ve aydınlatılmış onam elde tüm konulardan çalışmaya dahil.

1. konular

  1. Gönüllü denekler 18 yaşını doldurmuş Queensland Üniversitesi dahili olarak işe almak.
  2. Aydınlatılmış onam
    1. Her konu manyetik rezonans görüntüleme (MRG) güvenli bölge girmeden önce muayene geçiren potansiyel riskleri hakkında bilgilendirmek. Özellikle, ultra yüksek manyetik alan pozlama ve bir MRI incelemesi geçiren için olası kontrendikasyonlar tartışmak. Konu olarak muayene katılan gönüllü olduğunu bildirmek ve o vasıl tüm kere o sınav iptal. Yazılı onay almak.
    2. Yordamı katılımcı için açıklamak. Görüntüleme sırasında gerçekleştirilir nefes tutun son bitiminde ve tutarlı nefes tutma görüntü kalitesi, koç tarama öncesinde tekniği nefes üzerinde konu için ayrılmaz bir parçasıdır.
    3. Bay Emanet tarama MRG güvenli bölge yazılı olarak girmeden önce ve tarayıcı odasına girmeden önce tüm konularda gerçekleştirin. Bir MRI incelemesi (Örneğin, kalp pilleri, implante defibrilatör, diğer güvenli olmayan tıbbi implant veya klostrofobi) geçiren için kontrendikasyonları olan bireylerde hariç.
  3. Scrubs tarayıcı Oda girmeden önce değiştirmek için konu sormak.

2. hazırlık

  1. Şekil 1a ve bbelirtildiği gibi hasta masada özel 32 kanal 1H kardiyak alıcı verici (Tx/Rx) RF bobin26 çalıştırmak için gereken ek donanım ayarlayın. Bir küçük güç splitter kutusu dışında (Şekil 1 c), yedek bobini donanımları bir güç splitter kutu ve faz kaydırıcı kutusu (Şekil 1 d) ve bir Tx/Rx arayüzü kutusu (Şekil 1e) her-ecek var olmak iki RF bobin bölüm için oluşur Aşağıda ve konu üstüne yerleştirilir. Yerel barındıran büyük bir kısmı 7 Tesla, sinyal uyarma için gerekli olan elektronik aktarım, 1.5 T ve 3.0 T yaygın istihdam olarak geleneksel kuş kafesi vücut bobinler beri mevcut değildir.
  2. Ek RF bobin donanım hasta tablo olarak Şekil 1B Seviyelendirilmiş üst kısmına yerleştirin ve süngü Neill-Concelman (BNC) kablolar ile birlikte bireysel kutularını bağlamak. Hasta tablo MRI kurulabilir mesafe beri geçişli sınırlıdır ilgilinin kalp merkezi isocenter, bobin ile konumlandırılmış olabilir garanti altına almak bobin altyapısı için hasta masada yeterli boşluk bırakmayı sağlamak mıknatıs.
  3. Tx/Rx arayüzü kutuları hasta masada dört bobin fişler bağlayın.
  4. Posterior bobin dizi 147 cm uzakta üst uç hasta tablo (Şekil 1b) ortasına yerleştirin. Bu noktada nerede posterior bobin dizi hasta tablo sonuna kadar delik tahrik varsa ilgilinin kalp mıknatıs isocenter olduğundan emin olmak için yerleştirilen gerekir tanımlar. Önceden tanımlanmış bobin nokta yerleşiminde en uygun çalışmasını sağlamak çok önemlidir. Posterior bobin dizinin en uygun pozisyonu yanı sıra ön testler de dahil olmak üzere farklı vücut yüksekliği birkaç gönüllü yardımcı malzemeleri konumlandırma belirlemek.
  5. Tx/Rx arayüzü kutusunun arka dizi için uygun yuva içine posterior bobin dizi dört kabloları bağlayın.
  6. Dört bağlantı modülleri ön coil dizinin en iyi dizi için Tx/Rx arabirimi kutusuyla vardır ve konumlandırma konu için izin vermek için yedek bobini donanımları üzerinde dizi çevirmek.
  7. Üç ECG elektrotlar konu vücuda iliştirin. Sistemin tetikleyici algoritmanın en uygun çalışmasını sağlamak elektrot yerleşim için satıcı yönergeleri izleyin.
  8. Konu hasta masada (Şekil 1f) konumlandırın. Eleştirel, ilgilinin kalp konumlandırılmış arka bobin mıknatıs isocenter içinde tarama sağlamak için Merkez emin. Hedefin yükseklik bağlı olarak baş bobin/arayüz kutusu konektörleri üstüne konmak zorunda kalacak gibi kabloları dikkatli bir şekilde ve uygun yastıklama ilgilinin konfor ve uyum sağlamak için kullanın.
  9. Tetikleyici aygıtı ECG elektrotları bağlayın.
  10. Nabız tetikleyici aygıt ilgilinin işaret parmağı için ekleyin. Bu ikinci aygıt MHD etkisiyle tanıttı ECG sinyal şiddetli bozulmaları durumunda tetikleme için kullanın.
  11. Elimi güvenliği konuları baloya sık.
  12. Konu kulaklıkları gürültü maruziyeti azaltmak için ve konu ile iletişim kurulmasına izin veriyor ve kulaklık ile donatmak.
  13. Öyle ki E-F ve G-H için prizler bağlayan kablolar sırasıyla sağ ve sol konunun baş, bulunduğu ön coil ilgilinin göğsüne yerleştirin.
  14. Tarayıcının konu sürücüsüne taşıyordu. Sürüş işlemi el ile yapmanız ve tablo denetimleri hız düğmesini kapalı-sürüş işlemi sırasında deneğin güvenliğini garanti için konumda olduğundan emin olun. Değişken tablo hız bu modda neuro görüntüleme ve tablo otomatik olarak delik tahrik olabilir mesafe için optimize edildiğinden otomatik mod tarayıcı donanım tarafından sınırlı kullanmayın.
  15. İletişim hoparlör aracılığıyla konu ve konu iyi denetleyin.
  16. MR görüntüleme
    1. Çalışma temel localizer (scout) inceden inceye gözden geçirmek dilim planlama ve B0için üç fiziksel degrade eksenler boyunca-titremeden.
    2. Bir ECG tetiklemeli hızlı düşük açılı (FLASH) sıra aşağıdaki edinme parametrelerle vurdu kullanın: görüş alanı (FOV) = 400 mm, matris 192 x 144, dilimleri gradyan ekseni başına = = 1, kalınlığı 8 mm, zaman (TE) echo = 1.24, = tekrarlama zamanı (TR) 298 ms, fiske vurmak açı = 10 ° =.
    3. İvme faktörle paralel MRI uygulamak = 2, referans çizgileri 24 = ve autocalibrating kısmen paralel satın almalar (GRAPPA) İmar Genelleştirilmiş.
    4. Localizer görüntüleri ilgilinin kalp mıknatıs isocenter içinde konumlandırılmış doğrulamak için kullanın. Konu gerekirse yerini değiştirin.
  17. 3rd sipariş B0 titremeden
    1. 3rd sırası Dolgu aracı (Şekil 2a) açın ve tüm 3rd sipariş dolgu akımları (Şekil 2b) sıfırlayın.
    2. Uygun kalp (Şekil 2 c) kapsayan bir bölge üzerinde titremeden için dolgu hacmi reçete.
    3. Bir sigara tetiklemeli gelişmiş akış 2D çok yankı FLASH dolgu sırası 3rd sipariş dolgu akımları hesaplanması için telafi çalıştırın. Aşağıdaki parametreleri kullanın: FOV = 400 x 400 mm, matris = 80 x 80, dilimleri = 64, kalınlık = 5.0 mm, TE1 3.06, TE2 = 5.10, TR = 7 ms, fiske vurmak açı = = 20 °, paralel MRI (GRAPPA), ivme faktör = 2, başvuru satır = 24.
    4. Hesaplamak ve 3rd sipariş dolgu akımları uygulamak için sonraki iletişim kuralı açın ve yukarıda sözü edilen dolgu hacmi kopyalayın. SetShim Başlat menüsü (Şekil 2a) çalıştırır. Daha sonra Seçenekler menüsünden (Şekil 2B) Manuel ayarlar penceresini açın. 3D dolgu sekmesini tıklatın Hesaplama | Geçerli dolgu akımları 2nd sipariş (Şekil 2e) için ayarlamak için. Son olarak, dolgu akımlar 3rd sırası Dolgu aracı (Şekil 2b) Ayarla Shim_3rd tıklatarak ayarlayın.
    5. Manuel ayarlar penceresini kapatın. Dolgu hacmi ve muayene geri kalanı sabit dolgu akımları tutun. Shimming yordam sistem belirli yüksek olabileceğine dikkat edin.
  18. Daha fazla çift eğik dilim planlama desteklemek için localizers elde etmek. Aksi belirtilmediği sürece, bir nefes düzenlenen ve 2D FLASH sıra ECG tetiklemeli aşağıdaki parametrelerle tüm localizer ölçülerini kullanın: FOV = 360 x 290 mm, matris 256 x 206, kalınlık = 6.0 mm, TE = 1.57, TR = 3,9 ms, fiske vurmak açı = 35 °, paralel MRI (GRAPPA), accelera = Tion faktörü: 2, başvuru satır: 24. Hastanın nefes süre sonu içinde tutmak için tavsiye ederiz. Yüksek flip açıları istihdam veya geliştirilmiş kontrast elde etmek için bir parçalı cine Protokolü (aşağıya bakın) kullanın.
    1. 2 odası localizer (1 dilim), eksenel izci septal duvarın (Şekil 3a) paralel olarak planlanan dik elde etmek.
    2. 4 odası planlanan localizer (1 dilim), dik 2 odası localizer dilim mitral kapak ve sol ventrikül (Şekil 3b), tepe üzerinde elde etmek.
    3. Kısa eksen localizer elde (7 dilimleri, FOV = 360 x 330 mm), planlanan 4 odası localizer mitral kapak paralel üzerinde dik ve dikey septal duvara (Şekil 3 c).
  19. CINE satın almalar gerçekleştirin. Yüksek çözünürlüklü nefesini tuttu ECG tetiklenen kullanım parçalara 2D FLASH sırası ile aşağıdaki parametreleri: FOV = 360 x 270 mm, matris 256 x 192/264 x 352, kalınlık = 4.0 mm, TE = 3.14, TR = 6.3 ms, fiske vurmak açı = 35-55 °, kesimleri = = 7, paralel MRI (GRAPPA), ivme SK ctor = 2/3, zamansal çözünürlük 42.6/44.3 ms =.
    1. Sol ventrikül 4 odası görünümüyle (yatay uzun eksen, HLA) dilimleri başlatın. Merkez dilim mitral ve triküspid vanalar ve sol ventrikül (şekil 3d) apeks Merkezi aracılığıyla planı. Her dilimin içinde sona erme bireysel nefes ambarda elde etmek.
    2. Daha sonra sol ventrikül kısa eksen dilimleri elde etmek. Onları için HLA dik plan ve böylece tabanından tüm sol ventrikül ve tepe (Şekil 3e) için kapsar mitral kapak paralel. Ventrikül içinde dilimi merkezidir böylece doğru işlev sınama emin olmak için ilk dilimin doğru mitral kapak broşürü eklemeler, pozisyon. Yine, her dilimin içinde sona erme bireysel nefes ambarda elde etmek.

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

Gönüllülerden elde edilen kalp CINE sınavları temsilcisi sonuçları Şekil 4' te tasvir edilmektedir. Gösterilen sistolik ve diyastolik zaman-çerçeveleri kısa eksen ve bir dört-odası uzun ekseni insan kalbi görünümleridir. (Şekil 4 c, 4 d, 4 g, 4 h) uzun eksen görünümlerine göre anlamlı olarak daha yüksek uzaysal çözünürlük kısa eksen sayısı (Şekil 4a, 4b, 4e, 4f) için açıkça görülmeye başlıyor. Hem kısa hem de uzun eksen dilim görüntüleri açıkça miyokardiyal duvarlar bile 4 milimetre ince bir dilim kalınlığı istihdam betimlemek için yeterli sinyal-gürültü ve kan-Miyokardiyum kontrast sağlamak. İstihdam paralel görüntüleme ivme düzeni yüksek görüntü kalitesiyle ve göze çarpan noise geliştirme olmadan görüntüleri yeniden.

R-dalga tanıma hatası nedeniyle EKG Nabız oksimetri tabanlı tetikleyici (Şekil 4e-4 h) sağdaki resim satın almalar için kullanılmıştır. Nabız oksimetri sinyal Peak değişimi dönemlerinde kardiyak kasılma ve gevşeme Şekil 4 h (kırmızı ok) gösterilen uzun eksen görünümü vurgulanmış olarak belirgin olduğunu küçük hareket eserler indüklenen. Sinyal boşluklar iletim alanında yıkıcı etkileşimler nedeniyle sarı oklarla işaretlenmiş.

Tetikleyici cihazın sağlıklı bir konuda bir kanaldaki elde edilen tipik ECG sinyaller Şekil 5' te tasvir edilmektedir. Mıknatıs dışında alınan ECG sinyal karşılaştırırken (Şekil 5a) mıknatıs (Şekil 5b), önemli farklılıklar belirgin hale isocenter konumlandırılmış konu ile elde edilen bir delik. Ultra yüksek manyetik alan içinde ECG sinyal MHD etkisiyle ciddi bir şekilde bozuk. Olumsuz fenomen dış manyetik alan ile iletken sıvı kan arasındaki etkileşimi kaynaklanmaktadır. Çarpık bir elektrik alanı kalp atışları depolarizasyon alanları superimposing sebep olur ve böylece ECG elektrotlar ilgilinin deri tarafından aldı sinyal bozmak. MHD etkisi ile B0 ölçekler ve özellikle ECG sinyal esas olarak S-T parçası etkilenen bu yüzden sistolik aort akışı, kardiyak aşamalarında telaffuz edilir. Her ne kadar ECG Sinyal R dalgasının genellikle doğrudan etkilenir, R-dalga tanıma ve kardiyak eşitleme zarar verebilir. Bu bir hasta acil durum göstergesi olarak yüksek manyetik alanlar huzurunda elde ECG sinyalleri ECG sinyal distorsiyonları nedeniyle kullanılamaz dikkat çekicidir. Mıknatıs geçişli içinde elde edilen bir temsilcisi darbe sinyali Şekil 5 cgörüntülenir. Nabız sinyal manyetik alan tarafından etkilenmez. Nabız dalga R-Wave adlı eserler tanıtabilirsiniz, 0 ms gecikme açıkça görülmeye başlıyor.

Figure 1
Resim 1 : Deneysel kurulum ve 32 unsurları kardiyak Tx/Rx bobin kanal ve kangal donanım. (a, b) 7 Donanım kutuları oluşan ve BNC kabloları yedek donanım üst kısmına yerleştirilir sırada hasta tablo alanı konu konumlandırma için mümkün olduğunca sağlamak. Arka ve ön coil öğeleri arayüzü kutuları sekiz kablolarla bağlanır. El altında sistem için posterior bobin dizi mıknatıs isocenter kalbinde konumlandırma emin olmak için tablonun üst ucundan 1470 mm'den daha fazla yer alıyor. (c) küçük güç splitter kutusu. (d) bir güç splitter ve faz kaydırıcı her arka ve ön coil dizi için kutu. (e) anterior (üst) ve arka (alt) Tx/Rx arabirimi kutularını dizi kangal. Turuncu ve Siyah noktalı ok aktarma (Tx) belirtmek ve alma (Rx) sinyal yollar. (f) konu posterior bobin dizi üzerinde konumlandırılmış. Başından bir yastık 8 bobin konektörlere dayanmaktadır. Önceden tanımlanmış bobin nokta kırmızı bir etiketle işaretlenmiş. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : 3rd sistemleri ayarlama ve dolgu araçlarını kullanarak titremeden sipariş. (a) düğmeleri "3rd sipariş dolgu" aracını ve "dolgu ayarla" programı ile başlamak yemek listesi. (b) "3rd sipariş dolgu" aracını. (c) ayarlama bölge kalp üzerinde konumlandırma. (d) "Seçenekler" menüsünden "Ayarlar" aracını başlatmak. (e) "Ayarlar" aracı hesaplamak ve 2nd sipariş dolgu akımlar "3D dolgu" sekmesini uygulamak için düğmeleri ile Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Dilim kardiyak CINE görüntüleme için planlama. (a) 2-odası localizer dik temel localizer planlama. (b) 4 odası localizer dik 2 odası localizer (c) kısa eksen localizer 2 odası localizer (solda) ve dik 4 odası localizer (sağda) üzerinde planlama üzerinde planlama. (d) planlama sol ventrikül 4 odası görünümü dik kısa eksen localizer (solda) ve 2 odası localizer (sağda). (e) planlama sol ventrikül kısa eksen sol ventrikül 4 odası görünümü (sol) ve 2 odası localizer (sağda) dilim.

Figure 4
Şekil 4 : Temsilcisi iki konu EKG tetikleme (a-d) ve (e-h) uyarının harekete geçirilmesine karşılık nabız kullanarak yüksek çözünürlüklü kardiyak CINE görüntüleme sonuçlarını. (a, e) End-diastolik zaman dilimlerini 1.0 1.0 x 4 mm3x, uzamsal çözünürlük elde bir orta-ventriküler kısa eksen dilim. (b, f) Karşılık gelen son sistolik zaman dilimlerini. (c, g) End-diastolik zaman dilimlerini bir yatay uzun eksen dilim. (d, h) Karşılık gelen son sistolik zaman dilimlerini. RF alan sigara-uniformities tarafından neden sinyal bırakan sarı oklarla işaretlenmiş. Nabız dalga gecikme süresi tarafından kaynaklanan hafif tetikleyici hataları darbe tetiklemeli tarama (kırmızı ok) uzun eksen görünümünde tasvir edilmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : Mıknatıs içinde ve dışında elde edilen temsilcisi ECG sinyalleri delik 7 Tesla. (a) ECG sinyal ECG tetikleyici aygıt mıknatıs dışında iki kanal (kırmızı, mavi) elde taşıyordu. R-dalga açıkça ayırt edici olabilir. Tetikleyici olaylar yeşille kesin. (b) ECG sinyal 7 Tesla mıknatıs isocenter elde edilen taşıyordu. MHD etkisi açıkça ECG sinyal ve özellikle ECG sinyal S-T unsuru etkiler. Güçlü sinyal dalgalanmaları yanlış tetikleme için yol açabilir. (c) temsilcisi darbe sinyal 7 Tesla mıknatıs isocenter elde edilen karşılaştırma için delik. Nabız sinyal manyetik alan tarafından etkilenmez. Nabız dalga EKG R dalgası ile ilgili ertelendiği unutmayın. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

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

Fonksiyonel CMR Sınavları başarıyla 7 Tesla yürütülen. SNR kazanç tahrik alan gücüne dayalı, insan kalbinin görüntülerini CINE 1.5 ya da 3 T. ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha yüksek uzaysal çözünürlük ile elde edilebilir 6-8 mm ve uçak-Voksel kenar uzunlukları 1.2-2.0 mm alt klinik alan güçlü1,30, 7 Tesla ölçülerde yaygın olarak kullanılan bir dilim kalınlığı bir dilim kalınlığı 4 mm ve bir izotropik ile yürütülen iken Uçak-1.0 mm çözünürlük.

7 Tesla elde edilen sonuçlar umut vericidir. Görüntü kalitesi ne kadar B1+ titremeden değil gerçekleştirilmiştir ve deneysel yükü için kardiyak odası miktar için klinik olarak kabul edilebilir sınav süreleri kolaylaştırmak için en az tutuldu 1.5 T veya 3 T elde karşılaştırılabilir. Zaman zaman görüntü kalitesi biraz odak RF alan sigara-uniformities tarafından neden sinyal boşluklar tarafından bozulmuş. Bu gibi durumlarda, B1+ titremeden kullanımı, paralel iletim teknikleri kullanılabilir olduğu yararlı olabilir. Bu yaklaşım cazip ve klinik uygulamaları ufukta başgösteren daha fazla sinyal emilim oranı (SAR) yönetimi uygulaması gerektirir.

Tetikleyici tarafında, böylece yaklaşım tetikleme darbeli arama kullanma yapılacak resim alma kardiyak aktivite ile eşitlenmesi gereken ECG sinyal MHD etkisiyle zaman zaman ciddi bozuktur. Nabız tetikleyici kullanma, CINE fotoğraf kalitesinde hafif bozukluğu ortaya çıkabilir. Bu bozulma EKG saygı ile R-dalga darbe tetiği Gecikmeli zaman neden olur. Varyasyonları ve değişimi darbe tetikleyici sinyal içinde 60 milisaniye arasında olabilir. Bu olay tetikleme için yanlış yol açabilir ve kardiyak hareket indüklenen yeniden oluşturulan görüntülerde bulanıklık tanıtımı risk. Gibi son zamanlarda gösterdiği, doğru kalp eşitleme 7 Tesla, tam kullanılabilir tetikleyici cihazların teknik yetenekleri istismar ve state-of-art tetikleyici algoritmaları19,24kullanarak elde edilebilir. Bunun yanı sıra,31,32,33 de için iyi bir temel sağlayabilir alternatif tetikleyici çözümler kullanımı Imaging senkronize.

Ultra-yüksek-sahasında tarama donanım önemli ölçüde artan bir talep ile birlikte gelir. Özellikle daha karmaşık karşı alt alan güçlü tarama hazırlıklar vardır. Bu olmaması nedeniyle klinik tarayıcıları entegre bir vücut bobin yedek RF bobin ekipman kullanım bağlanabilir. Karşı daha fazla bakım rutin klinik Kur hem de tablo ile ilgili olarak bobin konumunu konu konfor beri alt alan güçlü yönü dikkate alınması gerekiyor konu konumlandırma gerektirir. Bu sınırlama tasarım ve bugünün hasta tablolar yeteneklerini 7 Tesla MRG ilgilidir ama yeni nesil 7 Tesla MRG sistemlerin devam eden taşı ile sabit olması bekleniyor. Ancak son zamanlarda, ilk 7 Tesla MRG sistemi ABD ve Avrupa'da belirli uygulamalar için klinik kullanım için onaylanmıştır. Deneysel yükü de R-dalga tanıma sisteminize ciddi zarar verebilir MHD etkisiyle tanıttı. Bir doğru ECG elektrot yerleştirme bir doğru kalibrasyon ECG tetikleyici algoritması ek olarak bir iyi kalp, bir dikkatli konu hazırlık emin olmak için gerekli24vardır. Bazı durumlarda, ECG elektrotlar, konu delik taşındıktan sonra yeniden konumlandırma gerekli olabilir. Ayrıca, şiddetli ECG tetikleyici bozuklukları varlığında muayene devamı emin olmak için bu konuya darbe tetikleyici aygıtlarını bağlamak için tavsiye edilir. ECG tetikleyen diğer bir seçenek olarak,31 tetikleme akustik, hangi MHD etkileri için bağışıklık ve nabız tetikleme için üstün olmak için gösterilen yararlı. Bu konuları ve önlemler dikkatle fonksiyonel CMR sınavları 7 Tesla, içine dahil edilir, iş akışı ve ultra yüksek alanlarda kalp CINE ölçülerde süresi ise klinik alan güçlü buna benzer.

Translasyonel araştırma sistemlerinde Ultra yüksek alan artan kullanımı CMR yetenekleri kardiyovasküler hastalıkların değerlendirilmesi için ilerlemek olacaktır. Geliştirilmiş RF gibi teknolojik gelişmeler sanayi teknoloji veya multi-Bay iletme sistemleri geçerli deneysel yükünü azaltmak ve ek tarama ürünleri ve titremeden işlemleri kolaylaştırmak için yardımcı olacaktır. Bu bağlamda, yeni Ultra yüksek alan CMR uygulamaları köklü CMR uygulamaları 1.5 T veya 3 T karşı dikkatli bir doğrulama gerekli olacak.

Bu çalışmada gösterilmiştir, fonksiyonel CMR Sınavları başarıyla 7 Tesla yapılabilir. SNR kazanç Ultra yüksek alan tahrik alan şiddeti CINE satın almalar ile çok yüksek uzaysal çözünürlük sağlar. 1.5-3 Tesla klinik alan güçlü için karşılaştırıldığında, uzaysal çözünürlük 3-4 katına artırılabilir. Deneysel ek yükü çeşitli teknik sorunları çözmek için gerekli minimum düzeyde tutulabilir. Bu sonuçları yanı sıra gelecekte teknolojik gelişmeler miyokard doku karakterizasyonu, metabolik görüntüleme veya mikroyapı görüntüleme gibi daha gelişmiş uygulamalara keşifler için temel sağlar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Kieran OA ve Jonathan Richer Siemens Ltd Avustralya tarafından istihdam edilmektedir. Jan Rieger ve Thoralf Niendorf MRI kurucuları vardır. Araçlar GmbH, Berlin, Almanya. Jan Rieger CTO ve MRI çalışanı oldu. Araçlar GmbH. Thoralf Niendorf CEO'su Mr yeri. Araçlar GmbH.

Acknowledgments

Yazarlar imkanları ve Merkezi Ulusal Imaging tesisinde bilimsel ve teknik yardım için gelişmiş düşsel, Queensland Üniversitesi kabul edersiniz. Biz de Graham Galloway ve Ian Brereton Thoralf Niendorf için bir CAESIE hibe elde etmek onların yardım için teşekkür etmek istiyorum.

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).
7 Tesla, kardiyak manyetik rezonans görüntüleme
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