Ressonância magnética estrutural pulmonar usando imagens de tempo de eco ultracurto de respiração livre e auto-fechadas

Resumo

Um protocolo é descrito para gerar imagens estruturais de alta resolução dos pulmões usando ressonância magnética (MRI) de tempo de eco ultracurto (UTE). Este protocolo permite que as imagens sejam adquiridas usando uma sequência de pulso de ressonância magnética simples durante a respiração livre.

Resumo

A ressonância magnética de alta qualidade dos pulmões é desafiada pela baixa densidade do tecido, relaxamento rápido do sinal de ressonância magnética e movimento respiratório e cardíaco. Por esses motivos, a imagem estrutural dos pulmões é realizada quase exclusivamente por meio de tomografia computadorizada (TC). No entanto, a TC fornece radiação ionizante e, portanto, é menos adequada para certas populações vulneráveis (por exemplo, pediatria) ou para aplicações de pesquisa. Como alternativa, a ressonância magnética usando tempos de eco ultracurtos (UTE) está atraindo interesse. Esta técnica pode ser realizada durante a respiração livre ao longo de uma varredura de ~ 5-10 minutos. As informações do movimento respiratório são codificadas ao lado das imagens; Essas informações podem ser usadas para "auto-controlar" imagens. O auto-gating elimina assim a necessidade de programação avançada da sequência de pulso de ressonância magnética ou o uso de foles respiratórios, o que simplifica a aquisição de imagens. Neste protocolo, são apresentados métodos simples, robustos e computacionalmente eficientes de aquisição e reconstrução para aquisição de ressonância magnética UTE de alta qualidade dos pulmões. Este protocolo foi desenvolvido para uso em um scanner de ressonância magnética 3T, mas os mesmos princípios podem ser implementados com menor intensidade de campo magnético. O protocolo inclui configurações de parâmetros recomendados para aquisição de imagens UTE radiais 3D, bem como instruções para reconstrução de imagem auto-fechada para gerar imagens em fases respiratórias distintas. Por meio da implementação desse protocolo, os usuários podem gerar imagens UTE de alta resolução dos pulmões com artefatos de movimento mínimos ou mínimos. Essas imagens podem ser usadas para avaliar a estrutura pulmonar, que pode ser implementada para uso em pesquisa em uma variedade de condições pulmonares.

Introdução

A imagem de alta resolução da estrutura pulmonar é uma parte essencial das investigações diagnósticas para muitas condições pulmonares. Normalmente, isso é realizado por meio de imagens de tomografia computadorizada (TC), que são ideais para gerar imagens de alta resolução dos pulmões¹. No entanto, a TC fornece uma dose não trivial de radiação ionizante, tornando-a inadequada para imagens repetidas regulares, imagens em várias fases respiratórias diferentes ou imagens de certas populações (por exemplo, pediatria). A ressonância magnética (RM) não apresenta o mesmo risco de radiação ionizante e, portanto, é pass....

Protocolo

Todas as imagens em seres humanos foram realizadas com a aprovação do KUMC IRB. O consentimento informado por escrito foi obtido de todos os participantes. As imagens deste estudo foram obtidas sob um protocolo genérico de desenvolvimento técnico, e os critérios de inclusão/exclusão foram deliberadamente amplos. Critério de inclusão: Idade ≥ 18 anos. Critério de exclusão: Ressonância magnética contra-indicada com base nas respostas ao questionário de triagem de ressonância magnética e gravidez. Os acessórios e os equipamentos utilizados para este estudo estão listados na Tabela de Materiais.

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Discussão

Ao realizar imagens UTE dos pulmões, muitas variações de aquisição e reconstrução podem ser usadas para gerar imagens dos pulmões. Este protocolo se concentra na facilidade de implementação e eficiência computacional. A imagem usando UTE radial 3D é relativamente simples, com sequências de imagem geralmente disponíveis nos principais fornecedores de ressonância magnética. Ferramentas baseadas em MATLAB são fornecidas para manipulação de dados e auto-controle. Como a ma.......

Materiais

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