Free-Breathing, Self-Gated Ultra-short Echo Time Imaging을 사용한 폐 구조 MRI

요약

초단반향시간(UTE) 자기공명영상(MRI)을 사용하여 폐의 고해상도 구조 이미지를 생성하기 위한 프로토콜이 설명되어 있습니다. 이 프로토콜을 사용하면 자유 호흡 중에 간단한 MRI 펄스 시퀀스를 사용하여 이미지를 획득할 수 있습니다.

초록

폐의 고품질 MRI는 낮은 조직 밀도, 빠른 MRI 신호 이완, 호흡 및 심장 운동으로 인해 어려움을 겪습니다. 이러한 이유로 폐의 구조 영상은 거의 전적으로 컴퓨터 단층 촬영(CT)을 사용하여 수행됩니다. 그러나 CT 영상은 전리 방사선을 전달하므로 특정 취약 계층(예: 소아과) 또는 연구 응용 분야에는 적합하지 않습니다. 대안으로 초단반향시간(UTE)을 이용한 MRI가 주목받고 있다. 이 기술은 ~5-10분 스캔 과정에서 자유 호흡 중에 수행할 수 있습니다. 호흡 운동 정보는 이미지와 함께 인코딩됩니다. 이 정보는 이미지를 "자체 게이트"하는 데 사용할 수 있습니다. 따라서 셀프 게이팅은 고급 MRI 펄스 시퀀스 프로그래밍 또는 호흡 벨로우즈의 사용이 필요하지 않아 이미지 획득이 간소화됩니다. 이 프로토콜에서는 폐의 고품질 UTE MRI를 획득하기 위한 간단하고 강력하며 계산 효율적인 획득 및 재구성 방법을 제시합니다. 이 프로토콜은 3T MRI 스캐너에서 사용하기 위해 개발되었지만 더 낮은 자기장 강도에서도 동일한 원리를 구현할 수 있습니다. 이 프로토콜에는 3D 방사형 UTE 이미지 획득을 위한 권장 파라미터 설정과 뚜렷한 호흡 단계에서 이미지를 생성하기 위한 자체 게이트 이미지 재구성 지침이 포함되어 있습니다. 이 프로토콜의 구현을 통해 사용자는 움직임 아티팩트를 최소화하거나 최소화하거나 전혀 사용하지 않는 폐의 고해상도 UTE 이미지를 생성할 수 있습니다. 이러한 이미지는 폐 구조를 평가하는 데 사용할 수 있으며, 이는 다양한 폐 질환에서 연구용으로 구현될 수 있습니다.

서문

폐 구조의 고해상도 이미징은 많은 폐 질환에 대한 진단 정밀 검사의 필수적인 부분입니다. 일반적으로 이는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 사용하여 수행되며, 이는 폐의 고해상도 이미지를 생성하는 데 이상적으로 적합합니다¹. 그러나 CT 영상은 적지 않은 양의 전리 방사선을 전달하기 때문에 정기적인 반복 촬영, 여러 호흡기에서의 영상 촬영 또는 특정 인구 집단(예: 소아과)의 영상에는 적합하지 않습니다. 자기공명영상(MRI)은 전리 방사선과 동일한 위험을 수반하지 않으므로 이러한 이미징 작업에 적합합니다. 그러나 MRI를 사용하여 폐를 영상화하는 것은 낮은 조직 밀도, 호흡 및 심장 운동, 매우 빠른 신호 이완으로 인해 어렵습니다 ^2,3,4.

이러한 문제를 완화할 수 있는 MRI 기술 중 하나는 초단반향시간(UTE) MRI ^4,5,6

프로토콜

모든 human subject image는 KUMC IRB의 승인을 받아 수행하였다. 모든 참가자로부터 서면 동의서를 받았습니다. 이 연구의 이미지는 일반적인 기술 개발 프로토콜에 따라 얻어졌으며 포함/제외 기준은 의도적으로 광범위했습니다. 포함 기준: 나이 ≥ 18세. 제외 기준: MRI 선별 설문지에 대한 응답을 기반으로 금기된 MRI 및 임신. 이 연구에 사용된 액세서리 및 장비는 재료 표에 나열되어 있습니다.

1. UTE 이미지 획득

1. 이미징 시퀀스를 준비합니다. 이미징 시퀀스를 한 번 준비하고 모든 참가자에 대해 동일한 시퀀스를 사용합니다.
   1. 표 1에 따라 매개변수를 설정합니다.
   2. MRI 팬텀을 MRI 중앙에 놓고 이미징 시퀀스를 실행합니다.
      참고: 이 시퀀스에는 빠른 그래디언트 성능과 많은 RF 펄스가 필요하기 때문에 사람을 대상으로 테스트하기 전에 프로토콜 설정을 실행할 수 있는지 확인하는 것이 중요합니다.
2. MRI를 위해 참가자를 준비합니다. 참가자가 MRI에 안전하게 들어갈 수 있도록 기관 ....

토론

폐의 UTE 이미징을 수행할 때 획득 및 재구성의 다양한 변형을 사용하여 폐 이미지를 생성할 수 있습니다. 이 프로토콜은 구현의 용이성과 계산 효율성에 중점을 둡니다. 3D 방사형 UTE를 사용한 이미징은 주요 MRI 공급업체에서 일반적으로 구할 수 있는 이미징 시퀀스를 통해 비교적 간단합니다. 데이터 처리 및 셀프 게이팅을 위한 MATLAB 기반 툴이 제공됩니다. 대부분의 교?.......

자료

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