Rychlé zobrazování magnetickou rezonancí s nízkým úhlem - Fast low angle shot magnetic resonance imaging

Rychlé zobrazování magnetickou rezonancí s nízkým úhlem (FLASH MRI) je zvláštní sekvence z magnetická rezonance. Jedná se o gradientní echo sekvenci, která kombinuje vysokofrekvenční buzení nízkoflipového úhlu nukleární magnetická rezonance signál (zaznamenaný jako prostorově kódovaná gradientní ozvěna) s krátkou doba opakování. Je to obecná forma zobrazení precese v ustáleném stavu.

Různí výrobci MRI zařízení používají pro tento experiment různé názvy. Siemens používá název FLASH, General Electric použil název SPGR (Spoiled Gradient Echo) a Philips používá název CE-FFE-T1 (Contrast-Enhanced Fast Field Echo) nebo T1-FFE.

V závislosti na požadovaném kontrastu poskytuje obecná technika FLASH zkažené verze, které ničí příčné koherence a poskytují kontrast T1, stejně jako přeostřené verze (konstantní fáze na opakování) a plně vyvážené verze (nulová fáze na opakování), které začleňují příčné koherence do ustálené- stavový signál a nabízí kontrast T1 / T2.

Aplikace zahrnují:

  • průřezové snímky s dobou pořízení několika sekund umožňují MRI studie hrudník a břicho v jediném dechu
  • dynamické akvizice synchronizované s elektrokardiogram generovat filmy o výprasku srdce,
  • postupné akvizice[1][2] sledovat fyziologické procesy, jako je diferenciální absorpce kontrastní média do tělesných tkání,
  • trojrozměrný akvizice[3] vizualizovat složité anatomické struktury (mozek, klouby) při nebývalém vysokém prostorovém rozlišení ve všech třech rozměrech a v libovolných směrech pohledu a
  • Angiografie magnetickou rezonancí (MRA) poskytuje trojrozměrné reprezentace vaskulatura.

Fyzický základ

The fyzikální podstata MRI je prostorové kódování signálu nukleární magnetické rezonance (NMR), které lze získat z vodních protonů (tj. vodík jádra) v biologické tkáni. Pokud jde o MRI, signály s různými prostorovými kódováními, které jsou nutné pro rekonstrukci úplného obrazu, je třeba získat generováním více signálů - obvykle opakujícím se způsobem s použitím více vysokofrekvenčních excitací.

Obecná technika FLASH se jeví jako gradientní echo sekvence, která kombinuje nízkofrekvenční vysokofrekvenční excitaci signálu NMR (zaznamenanou jako prostorově kódovanou gradientní echo) s rychlým opakováním základní sekvence. Opakovací čas je obvykle mnohem kratší než obvykle T1 relaxační doba protonů v biologické tkáni. Pouze kombinace (i) buzení s malým úhlem otočení, které ponechává nevyužitou podélnou magnetizaci pro okamžité další buzení s (ii) získáním gradientní echa, která nepotřebuje další vysokofrekvenční puls, který by ovlivňoval zbytkovou podélnou magnetizaci , umožňuje rychlé opakování základního intervalu sekvence a výslednou rychlost získávání celého obrazu.[4][5] Sekvence FLASH ve skutečnosti eliminovala všechny čekací doby, které byly dříve zahrnuty, aby se přizpůsobily účinkům T1 nasycení. FLASH snížil typický interval sekvence na to, co je minimálně vyžadováno pro zobrazování: vysokofrekvenční pulz a gradient selektivní k řezu, gradient fázového kódování a (obrácený) gradient kódující frekvenci generující ozvěnu pro sběr dat.

U vzorkování radiálních dat jsou přechody kódování fáze a frekvence nahrazeny dvěma současně použitými přechody kódování frekvence, které otáčejí Fourierovy čáry v datovém prostoru.[4][6] V obou případech jsou časy opakování krátké 2 až 10 milisekund, takže použití 64 až 256 opakování má za následek doby pořízení obrazu přibližně 0,1 až 2,5 sekundy po dvourozměrný obraz. V poslední době byly vysoce podvzorkované radiální akvizice FLASH MRI kombinovány s iterativní rekonstrukcí obrazu regularizovanou nelineární inverzí k dosažení MRI v reálném čase v časovém rozlišení 20 až 30 milisekund pro obrázky s prostorovým rozlišením 1,5 až 2,0 milimetrů.[7] Tato metoda umožňuje vizualizaci tlukajícího srdce v reálném čase - bez synchronizace s elektrokardiogramem a během volného dýchání.[8]

Dějiny

FLASH MRI vynalezl v roce 1985 Jens Frahm, Axel Haase, W Hänicke, KD Merboldt a D Matthaei (Německá patentová přihláška P 35 04 734,8 ze dne 12. února 1985) na Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie v Göttingen, Německo. Tato technika je revoluční ve zkrácení doby měření MRI až o dvě řádově.

FLASH byl velmi rychle komerčně přijat. RARE bylo pomalejší a echo-planární zobrazování (EPI) - z technických důvodů - trvalo ještě déle. Echo-planární zobrazování navrhla Mansfieldova skupina v roce 1977 a první hrubé snímky ukázaly Mansfield a Ian Pykett ve stejném roce. Roger Ordidge představil první film v roce 1981. Jeho průlom přišel s vynálezem stíněných přechodů.[9]

Zavedení sekvencí FLASH MRI v diagnostickém zobrazování poprvé umožnilo drastické zkrácení měřicích časů bez podstatné ztráty kvality obrazu. Princip měření navíc vedl k široké škále zcela nových zobrazovacích metod.

V roce 2010 bylo dosaženo rozšířené metody FLASH s vysoce podvzorkovaným kódováním radiálních dat a iterativní rekonstrukcí obrazu MRI v reálném čase s časovým rozlišením 20 milisekundy (1/50 sekundy).[7][8] Dohromady tento nejnovější vývoj odpovídá zrychlení o faktor 10 000 ve srovnání se situací magnetické rezonance před rokem 1985. Obecně FLASH označil průlom v klinické MRI, který stimuloval další aktuální technický i vědecký vývoj.

Reference

  1. ^ D Matthaei, J. Frahm, A Haase, W Hänicke (1985). "Regionální fyziologické funkce zobrazené sekvencemi obrazů rychlé magnetické rezonance". Lancet. 326 (8460): 893. doi:10.1016 / S0140-6736 (85) 90158-8. PMID  2864605. S2CID  12326347.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  2. ^ J. Frahm, Haase, D Matthaei (1986). "Rychlé NMR zobrazování dynamických procesů pomocí techniky FLASH". Magnetická rezonance v medicíně. 3 (2): 321–327. doi:10,1002 / mrm.1910030217. PMID  3713496. S2CID  31028542.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  3. ^ J. Frahm, Haase, D Matthaei (1986). "Rychlé trojrozměrné MR zobrazování pomocí techniky FLASH". Journal of Computer Assisted Tomography. 10 (2): 363–368. doi:10.1097/00004728-198603000-00046. PMID  3950172.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  4. ^ A b 04 734,8 DE patent 35 04 734,8, J. Frahm A Haase, W Hänicke, KD Merboldt, D Matthaei „Hochfrequenz-Impuls und Gradienten-Impuls-Verfahren zur Aufnahme von schnellen NMR-Tomogrammen unter Benutzung von Gradientenechos“, publikováno 14. 8. 1986, vydáno 10. 12. 1998 
  5. ^ Haase, J. Frahm, D Matthaei, W Hänicke, KD Merboldt (1986). "FLASH imaging: rapid NMR imaging using low flip angle pulses". Journal of Magnetic Resonance. 67 (2): 258–266. Bibcode:1986JMagR..67..258H. doi:10.1016/0022-2364(86)90433-6.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  6. ^ S Zhang, KT Block, J. Frahm (2010). "Zobrazování magnetickou rezonancí v reálném čase: Pokroky využívající radiální FLASH". Journal of Magnetic Resonance Imaging. 31 (1): 101–109. doi:10,1002 / jmri.21987. hdl:11858 / 00-001M-0000-0012-D667-0. PMID  19938046. S2CID  17419027.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  7. ^ A b M Uecker, S Zhang, D Voit, A Karaus, KD Merboldt, J. Frahm (2010). Msgstr "MRI v reálném čase při rozlišení 20 ms". NMR v biomedicíně. 23 (8): 986–994. doi:10,1002 / nbm.1585. hdl:11858 / 00-001M-0000-0012-D4F9-7. PMID  20799371. S2CID  8268489.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  8. ^ A b S Zhang, M Uecker, D Voit, KD Merboldt, J. Frahm (2010). „Kardiovaskulární magnetická rezonance v reálném čase při vysokém časovém rozlišení: radiální FLASH s nelineární inverzní rekonstrukcí“. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 12: 39. doi:10.1186 / 1532-429X-12-39. PMC  2911425. PMID  20615228.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  9. ^ KRÁTKÁ HISTORIE MAGNETICKÉ REZONANCE ZOBRAZENÉ Z EVROPSKÉHO POHLEDU

externí odkazy