マルチパラメトリック3D SSFPイメージングとパラレル伝送ユニバーサルパルスを用いて、7Tでの脳のプロトン密度、T、T、フリップ角の同時マッピングを行います

Simultaneous proton density, T , T , and flip-angle mapping of the brain at 7 T using multiparametric 3D SSFP imaging and parallel-transmission universal pulses.

• Lisa Leroi
• Vincent Gras
• Nicolas Boulant
• Mathilde Ripart
• Emilie Poirion
• Mathieu D Santin
• Romain Valabregue
• Franck Mauconduit
• Lucie Hertz-Pannier
• Denis Le Bihan
• Ludovic de Rochefort
• Alexandre Vignaud

抄録

目的:

超高磁場での同時定量MRIの実行は、比吸収率だけでなく、Bや不均一性が増加するために困難である。また、ターゲットとのフリップ角のずれが大きすぎると、バイアスがかかり、定量化プロセスにおけるSNRが低下する可能性がある。本研究では、キャリブレーションフリーのパラレル伝送、専用のパルスシーケンスパラメータの最適化、シグナルフィッティングを用いて、臨床に適した時間内に脳全体の3次元プロトン密度,フリップ角,T,Tマップを回復させる。

PURPOSE: Performing simultaneous quantitative MRI at ultrahigh field is challenging, as B and heterogeneities as well as specific absorption rate increase. Too large deviations of flip angle from the target can induce biases and impair SNR in the quantification process. In this work, we use calibration-free parallel transmission, a dedicated pulse-sequence parameter optimization and signal fitting to recover 3D proton density, flip angle, T , and T maps over the whole brain, in a clinically suitable time.

方法:

11の最適化されたコントラストは、1.0×1.0×3.0mmの分解能で、フリップ角の振幅とRF位相サイクルの増分を変化させることにより、アンバランスなSSFPシーケンスで取得した。取得時間は脳全体で16分36秒でした。6人の健康なボランティア（女性3人/男性3人、年齢22.6±2.7歳）の結果の信頼性を向上させるために、不均一性を緩和するためにパラレル伝送とユニバーサルパルスを使用しました。物理パラメータの定量化は、現実的な拡散係数を持つBloch-Torrey方程式を用いて、得られたコントラストをシミュレーションされたものに適合させることによって行われた。

METHODS: Eleven optimized contrasts were acquired with an unbalanced SSFP sequence by varying flip-angle amplitude and RF phase-cycling increment, at a 1.0 × 1.0 × 3.0 mm resolution. Acquisition time was 16 minutes 36 seconds for the whole brain. Parallel transmission and universal pulses were used to mitigate heterogeneity, to improve the results' reliability over 6 healthy volunteers (3 females/3 males, age 22.6 ± 2.7 years old). Quantification of the physical parameters was performed by fitting the acquired contrasts to the simulated ones using the Bloch-Torrey equations with a realistic diffusion coefficient.

結果:

有効フリップ角、プロトン密度、緩和時間の全脳3次元マップを推定した。パラレル伝送により7Tでの結果のロバスト性が向上した。結果は文献や標準的な方法による測定値と一致した。

RESULTS: Whole-brain 3D maps of effective flip angle, proton density, and relaxation times were estimated. Parallel transmission improved the robustness of the results at 7 T. Results were in accordance with literature and with measurements from standard methods.

結論:

これらの予備的な結果は、プロトン密度,フリップ角,T,Tマップのロバストな検索を示している。ADCなどの他のパラメータを評価することができた。取得のさらなる最適化により、スキャン時間を短縮し、空間分解能を向上させることで、このマルチパラメトリック定量法を7 Tでの臨床研究ルーチンに導入することができた。

CONCLUSION: These preliminary results show robust proton density, flip angle, T , and T map retrieval. Other parameters, such as ADC, could be assessed. With further optimization in the acquisition, scan time could be reduced and spatial resolution increased to bring this multiparametric quantification method to clinical research routine at 7 T.

© 2020 International Society for Magnetic Resonance in Medicine.