stringtranslate.com

Быстрая магнитно-резонансная томография с малым углом обзора

Быстрая низкоугловая магнитно-резонансная томография ( FLASH MRI ) — это особая последовательность магнитно-резонансной томографии . Это последовательность градиентного эха, которая сочетает низкоугловое радиочастотное возбуждение сигнала ядерного магнитного резонанса (записанного как пространственно-кодированное градиентное эхо) с коротким временем повторения . Это общая форма стационарной свободной прецессионной визуализации .

Разные производители оборудования МРТ используют разные названия для этого эксперимента. Siemens использует название FLASH, General Electric использует название SPGR (Spoiled Gradient Echo), а Philips использует название CE-FFE-T1 (Contrast-Enhanced Fast Field Echo) или T1-FFE.

В зависимости от желаемого контраста, общая технология FLASH обеспечивает испорченные версии, которые разрушают поперечные когерентности и обеспечивают контраст T1, а также перефокусированные версии (постоянная фаза на повторение) и полностью сбалансированные версии (нулевая фаза на повторение), которые включают поперечные когерентности в стационарный сигнал и обеспечивают контраст T1/T2.

Физическая основа

Физической основой МРТ является пространственное кодирование сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР), получаемого от протонов воды (т.е. ядер водорода ) в биологической ткани. В терминах МРТ сигналы с различным пространственным кодированием, необходимые для реконструкции полного изображения, должны быть получены путем генерации множественных сигналов — обычно повторяющимся образом с использованием множественных радиочастотных возбуждений.

Общая техника FLASH возникает как последовательность градиентного эха, которая объединяет низкоугловое радиочастотное возбуждение сигнала ЯМР (записанного как пространственно-кодированное градиентное эхо) с быстрым повторением базовой последовательности. Время повторения обычно намного короче типичного времени релаксации T1 протонов в биологической ткани. Только сочетание (i) низкоуглового возбуждения, которое оставляет неиспользованную продольную намагниченность для немедленного следующего возбуждения, с (ii) получением градиентного эха, которому не нужен дополнительный радиочастотный импульс, который мог бы повлиять на остаточную продольную намагниченность, позволяет быстро повторять интервал базовой последовательности и получать результирующую скорость всего получения изображения. [1] [2] Фактически, последовательность FLASH устранила все периоды ожидания, ранее включенные для учета эффектов насыщения T1 . FLASH сократил типичный интервал последовательности до того, что минимально необходимо для визуализации: селективный по срезу радиочастотный импульс и градиент, градиент фазового кодирования и (обратный) градиент частотного кодирования, генерирующий эхо для получения данных.

Для радиальной выборки данных градиенты фазового и частотного кодирования заменяются двумя одновременно применяемыми градиентами частотного кодирования, которые вращают линии Фурье в пространстве данных. [1] [3] В любом случае время повторения составляет всего от 2 до 10 миллисекунд, так что использование 64–256 повторений приводит к времени получения изображения около 0,1–2,5 секунд для двумерного изображения. Совсем недавно радиальные FLASH-МРТ с высокой степенью недостаточной выборки были объединены с итеративной реконструкцией изображения с помощью регуляризованной нелинейной инверсии для достижения МРТ в реальном времени с временным разрешением от 20 до 30 миллисекунд для изображений с пространственным разрешением от 1,5 до 2,0 миллиметров. [4] Этот метод позволяет визуализировать бьющееся сердце в реальном времени — без синхронизации с электрокардиограммой и во время свободного дыхания. [5]

Приложения

Приложения могут включать:

История

FLASH MRI был изобретен в 1985 году Йенсом Фрамом , Акселем Хаазе, В. Хенике, К. Д. Мербольдтом и Д. Маттеи (заявка на патент Германии P 35 04 734.8, 12 февраля 1985 г.) в Институте биофизической химии им. Макса Планка. Архивировано 30 апреля 2008 г. в Wayback Machine в Геттингене , Германия. Эта технология является революционной, сокращая время измерения МРТ на два порядка .

FLASH был очень быстро принят в коммерческую эксплуатацию. RARE был медленнее, а эхо-планарная визуализация (EPI) — по техническим причинам — занимала еще больше времени. Эхо-планарная визуализация была предложена группой Мэнсфилда в 1977 году, и первые грубые изображения были показаны Мэнсфилдом и Яном Пикеттом в том же году. Роджер Ордидж представил первый фильм в 1981 году. Его прорыв произошел с изобретением экранированных градиентов. [9]

Внедрение последовательностей FLASH MRI в диагностическую визуализацию впервые позволило радикально сократить время измерения без существенной потери качества изображения. Кроме того, принцип измерения привел к широкому спектру совершенно новых методов визуализации.

В 2010 году расширенный метод FLASH с сильно недодискретизированным радиальным кодированием данных и итеративной реконструкцией изображений позволил достичь МРТ в реальном времени с временным разрешением 20 миллисекунд (1/50 секунды). [4] [5] В совокупности эта последняя разработка соответствует ускорению в 10 000 раз по сравнению с ситуацией с МРТ до 1985 года. В целом, FLASH ознаменовал собой прорыв в клинической МРТ, который стимулировал дальнейшие технические и научные разработки на сегодняшний день.

Ссылки

  1. ^ ab 04 734.8 Патент DE 35 04 734.8, Дж. Фрам , А. Хаазе, В. Хенике, К. Д. Мербольдт, Д. Маттеи , «Hochfrequenz-Impuls und Gradienten-Impuls-Verfahren zur Aufnahme von schnellen NMR-Tomogrammen unter Benutzung von Gradientenechos», опубликовано 19 86 -08-14, выдано 10 декабря 1998 г. 
  2. ^ Haase, A; Frahm, J; Matthaei, D; Hanicke, W; Merboldt, K.-D (1986). "FLASH imaging: быстрая ЯМР-визуализация с использованием импульсов с малым углом наклона". Journal of Magnetic Resonance . 67 (2): 258–266. Bibcode : 1986JMagR..67..258H. doi : 10.1016/0022-2364(86)90433-6.
  3. ^ Чжан, Шуо; Блок, Кай Тобиас; Фрам, Йенс (2010). «Магнитно-резонансная томография в реальном времени: достижения с использованием радиальной FLASH». Журнал магнитно-резонансной томографии . 31 (1): 101–109. doi :10.1002/jmri.21987. hdl : 11858/00-001M-0000-0012-D667-0 . PMID  19938046. S2CID  17419027.
  4. ^ аб Юкер, Мартин; Чжан, Шуо; Войт, Дирк; Караус, Александр; Мербольдт, Клаус-Дитмар; Фрам, Йенс (2010). «МРТ в реальном времени с разрешением 20 мс». ЯМР в биомедицине . 23 (8): 986–994. дои : 10.1002/nbm.1585. hdl : 11858/00-001M-0000-0012-D4F9-7 . PMID  20799371. S2CID  8268489.
  5. ^ ab Чжан, Шуо; Юккер, Мартин; Войт, Дирк; Мербольдт, Клаус-Дитмар; Фрам, Йенс (2010). «Сердечно-сосудистый магнитный резонанс в реальном времени с высоким временным разрешением: радиальный FLASH с нелинейной обратной реконструкцией». Журнал кардиоваскулярного магнитного резонанса . 12 (1): 39. doi : 10.1186/1532-429X-12-39 . PMC 2911425. PMID  20615228 . 
  6. ^ Маттеи, Дитер; Фрам, Йенс; Хаазе, Аксель; Ханике, Вольфганг (1985). «Региональные физиологические функции, изображенные с помощью последовательностей быстрых магнитно-резонансных изображений». The Lancet . 326 (8460): 893. doi :10.1016/S0140-6736(85)90158-8. PMID  2864605. S2CID  12326347.
  7. ^ Фрам, Йенс; Хаазе, Аксель; Маттеи, Дитер (1986). «Быстрая ЯМР-визуализация динамических процессов с использованием техники FLASH». Магнитный резонанс в медицине . 3 (2): 321–327. doi :10.1002/mrm.1910030217. PMID  3713496. S2CID  31028542.
  8. ^ Фрам, Йенс; Хаазе, Аксель; Маттеи, Дитер (1986). «Быстрая трехмерная магнитно-резонансная томография с использованием техники FLASH». Журнал компьютерной томографии . 10 (2): 363–368. doi :10.1097/00004728-198603000-00046. PMID  3950172.
  9. ^ КРАТКАЯ ИСТОРИЯ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ С ЕВРОПЕЙСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ

Внешние ссылки