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運動補正された3D全心臓水脂肪高分解能後期ガドリニウム増強心臓血管磁気共鳴イメージング
Motion-corrected 3D whole-heart water-fat high-resolution late gadolinium enhancement cardiovascular magnetic resonance imaging.
PMID: 32684167 DOI: 10.1186/s12968-020-00649-5.
抄録
背景:
従来の2D反転回復（IR）および位相敏感反転回復（PSIR）後期ガドリニウム増強（LGE）心臓血管磁気共鳴（CMR）は、心筋の生存率の評価のためのルーチンCMRに広く取り入れられてきた。しかし、脂肪信号の信頼性の高い抑制、および臨床的に実行可能なスキャン時間内での等方性空間分解能と体積カバレッジの向上は、依然として課題である。これらの課題に対処するために、本研究では、非常に効率的な呼吸運動補正3D全心臓水/脂肪LGEイメージングフレームワークを提案する。
BACKGROUND: Conventional 2D inversion recovery (IR) and phase sensitive inversion recovery (PSIR) late gadolinium enhancement (LGE) cardiovascular magnetic resonance (CMR) have been widely incorporated into routine CMR for the assessment of myocardial viability. However, reliable suppression of fat signal, and increased isotropic spatial resolution and volumetric coverage within a clinically feasible scan time remain a challenge. In order to address these challenges, this work proposes a highly efficient respiratory motion-corrected 3D whole-heart water/fat LGE imaging framework.
方法:
全心臓の水/脂肪LGEイメージングのための加速IR準備3Dデュアルエコー取得と動き補正再構成フレームワークが開発されました。取得シーケンスは、心臓の呼吸運動を追跡し、100％のスキャン効率を可能にするために使用される2Dイメージナビゲータ（iNAV）を含む。2次元iNAVとデータから推定された非剛体運動情報は、高次元パッチベースのアンダーサンプル再構成技術（HD-PROST）に統合され、高解像度の水/脂肪3次元LGE画像を生成します。心血管疾患が既知または疑われる患者20人のコホートを、提案された3次元水/脂肪LGEアプローチを用いてスキャンした。3D水LGE画像は、画質（1：完全診断から4：非診断まで）とLGE所見の有無について、従来の呼吸保持型2D LGE画像（2チャンバー、4チャンバー、短軸ビューのスタック）と比較した。
METHODS: An accelerated IR-prepared 3D dual-echo acquisition and motion-corrected reconstruction framework for whole-heart water/fat LGE imaging was developed. The acquisition sequence includes 2D image navigators (iNAV), which are used to track the respiratory motion of the heart and enable 100% scan efficiency. Non-rigid motion information estimated from the 2D iNAVs and from the data itself is integrated into a high-dimensional patch-based undersampled reconstruction technique (HD-PROST), to produce high-resolution water/fat 3D LGE images. A cohort of 20 patients with known or suspected cardiovascular disease was scanned with the proposed 3D water/fat LGE approach. 3D water LGE images were compared to conventional breath-held 2D LGE images (2-chamber, 4-chamber and stack of short-axis views) in terms of image quality (1: full diagnostic to 4: non-diagnostic) and presence of LGE findings.
結果:
画質は、2Dと3Dの両方のLGEマグニチュード画像について18/20のデータセットで診断的であると考えられ、同等の画質スコア（2D：2.05±0.72、3D：1.88±0.90、p値＝0.62）とLGE所見の全体的な一致が得られた。等方性高分解能（1.3mm）水/脂肪LGE画像の取得時間は8.0±1.4分（3倍加速、心臓全体をカバーする60～88スライス）であったが、2D LGE画像は空間分解能（1.40～1.75mm面内×8mmスライス厚）は低いものの、5.6±2.2分（12～18スライス、息継ぎの間の休止を含む）で取得されていた。
RESULTS: Image quality was considered diagnostic in 18/20 datasets for both 2D and 3D LGE magnitude images, with comparable image quality scores (2D: 2.05 ± 0.72, 3D: 1.88 ± 0.90, p-value = 0.62) and overall agreement in LGE findings. Acquisition time for isotropic high-resolution (1.3mm) water/fat LGE images was 8.0 ± 1.4 min (3-fold acceleration, 60-88 slices covering the whole heart), while 2D LGE images were acquired in 5.6 ± 2.2 min (12-18 slices, including pauses between breath-holds) albeit with a lower spatial resolution (1.40-1.75 mm in-plane × 8 mm slice thickness).
結論:
運動補正された全心臓3次元水/脂肪LGEイメージングのための新しいフレームワークが導入されました。この方法は、心血管疾患が既知または疑われる患者を対象に検証され、従来の呼吸保持型2D LGEイメージングと良好な一致を示したが、より高い空間分解能、改善された体積カバレッジ、100%のスキャン効率と予測可能なスキャン時間での自由呼吸による良好な画像品質を提供した。
CONCLUSION: A novel framework for motion-corrected whole-heart 3D water/fat LGE imaging has been introduced. The method was validated in patients with known or suspected cardiovascular disease, showing good agreement with conventional breath-held 2D LGE imaging, but offering higher spatial resolution, improved volumetric coverage and good image quality from a free-breathing acquisition with 100% scan efficiency and predictable scan time.