Pulmonale strukturelle MRT mit freiatmender, selbstgesteuerter Ultrakurz-Echozeit-Bildgebung

Zusammenfassung

Es wird ein Protokoll zur Erstellung hochauflösender struktureller Bilder der Lunge mit Hilfe der Ultrakurzechozeit (UTE) Magnetresonanztomographie (MRT) beschrieben. Dieses Protokoll ermöglicht die Aufnahme von Bildern mit einer einfachen MRT-Pulssequenz während der freien Atmung.

Zusammenfassung

Eine qualitativ hochwertige MRT der Lunge wird durch eine geringe Gewebedichte, eine schnelle MRT-Signalrelaxation sowie Atem- und Herzbewegungen erschwert. Aus diesen Gründen wird die strukturelle Bildgebung der Lunge fast ausschließlich mittels Computertomographie (CT) durchgeführt. Die CT-Bildgebung liefert jedoch ionisierende Strahlung und ist daher für bestimmte gefährdete Bevölkerungsgruppen (z. B. Kinder) oder für Forschungsanwendungen weniger gut geeignet. Als Alternative stößt die MRT mit ultrakurzen Echozeiten (UTE) auf Interesse. Diese Technik kann während der freien Atmung im Verlauf eines ~5-10-minütigen Scans durchgeführt werden. Informationen über Atembewegungen werden zusammen mit Bildern kodiert; Diese Informationen können verwendet werden, um Bilder selbst zu steuern. Durch das Self-Gating entfällt somit die Notwendigkeit einer fortschrittlichen MRT-Pulssequenzprogrammierung oder der Verwendung eines Atembalgs, was die Bildaufnahme vereinfacht. In diesem Protokoll werden einfache, robuste und recheneffiziente Akquisitions- und Rekonstruktionsmethoden für die Aufnahme einer qualitativ hochwertigen UTE-MRT der Lunge vorgestellt. Dieses Protokoll wurde für die Verwendung auf einem 3T-MRT-Scanner entwickelt, aber die gleichen Prinzipien können bei geringerer Magnetfeldstärke implementiert werden. Das Protokoll enthält empfohlene Parametereinstellungen für die radiale 3D-UTE-Bilderfassung sowie Anweisungen für die selbstgesteuerte Bildrekonstruktion, um Bilder in verschiedenen Atemphasen zu erzeugen. Durch die Implementierung dieses Protokolls können Benutzer hochauflösende UTE-Bilder der Lunge mit minimalen bis minimalen bis gar keinen Bewegungsartefakten erstellen. Diese Bilder können zur Beurteilung der Lungenstruktur verwendet werden, die für Forschungszwecke bei einer Vielzahl von Lungenerkrankungen eingesetzt werden kann.

Einleitung

Die hochauflösende Bildgebung der Lungenstruktur ist bei vielen Lungenerkrankungen ein wesentlicher Bestandteil der Diagnostik. In der Regel erfolgt dies mit Hilfe der Computertomographie (CT), die sich hervorragend eignet, um hochauflösende Bilder der Lunge^{zu erstellen 1}. Die CT-Bildgebung liefert jedoch eine nicht unerhebliche Dosis ionisierender Strahlung, was sie für die regelmäßige Wiederholungsbildgebung, die Bildgebung in mehreren verschiedenen Atemphasen oder die Bildgebung bestimmter Bevölkerungsgruppen (z. B. Kinder) ungeeignet macht. Die Magnetresonanztomographie (MRT) birgt nicht das gleiche Risiko ....

Protokoll

Alle Bildgebungen am Menschen wurden mit Genehmigung des KUMC IRB durchgeführt. Von allen Teilnehmern wurde eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt. Die Bilder in dieser Studie wurden im Rahmen eines generischen technischen Entwicklungsprotokolls aufgenommen, und die Ein-/Ausschlusskriterien waren bewusst weit gefasst. Einschlusskriterien: Alter ≥ 18 Jahre. Ausschlusskriterien: MRT kontraindiziert auf der Grundlage der Antworten auf den MRT-Screening-Fragebogen und Schwangerschaft. Das Zubehör und die Ausrüstung, die für diese Studie verwendet werden, sind in der Materialtabelle aufgeführt.

Diskussion

Bei der UTE-Bildgebung der Lunge können viele Variationen sowohl der Erfassung als auch der Rekonstruktion verwendet werden, um Bilder der Lunge zu erstellen. Dieses Protokoll konzentriert sich auf die einfache Implementierung und die Recheneffizienz. Die Bildgebung mit radialer 3D-UTE ist relativ einfach, da Bildgebungssequenzen in der Regel von den großen MRT-Anbietern erhältlich sind. MATLAB-basierte Tools werden für die Datenverarbeitung und das Self-Gating bereitgestellt. Da die.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Chest MRI Coil	Siemens, GE, Philips,, Other Clinical MRI Imaging Coil Vendor	N/A	A 26 - 32 channel Chest coil should be used
High Performance Workstation	HP, Apple, or other Computer Hardware company	N/A	A computer with a minimum of 64 GB of Memory is needed for image reconstruction
Matlab	Mathworks	R2016A or newer	A Matlab license is needed to run the provided computer code
MRI Phantom	Siemens, GE, Philips, or Other MRI Phantom Vendor	N/A	Any Phantom can be used to test the MRI sequence prior to its use in human subjects.
MRI Scanner	Siemens, GE, Philips, or Other Clinical MRI Scanner Vendor	N/A	The protocol was developed on a 3T scanner, but 1.5T or 0.55T would also work with minimal adaptation