Kz加速可変密度スタックオブスターズMRI

Kz-accelerated variable-density stack-of-stars MRI.

抄録

本研究の目的は、スライス（kz）次元に沿って可変密度加速度を用いた改良型stack-of-stars黄金角放射状サンプリング方式（VD-stack-of-starsと呼ぶ）を開発し、この新しいサンプリング軌道を、高速モーションロバスト3D肝臓MRIのためのマルチコイル圧縮センシング再構成でテストすることである。VD-stack-of-starsサンプリングは、kz次元に沿って可変密度のアンダーサンプリングを追加することで、スキャン時間を延長することなくスライス分解能（または体積被覆率）を向上させることができる。この新しいサンプリング軌道（スライス分解能の向上）を、ボランティアの非造影自由呼吸肝MRIおよび肝臓の動的造影MRI（DCE-MRI）の両方において、kzを完全にサンプリングした標準的なstack-of-starsサンプリング（標準的なスライス分解能）と比較した。いずれのサンプリング軌道においても、取得したラジアルデータから呼吸運動を抽出し、運動補償（呼吸分解または呼吸強調）ダイナミックラジアル圧縮センシング再構成法を用いて画像を再構成した。新しいstack-of-starsサンプリング軌道と標準的なstack-of-starsサンプリング軌道を用いて取得した画像を比較するために、定性的な画質評価（経験豊富な放射線科医による目視評価）と定量的な解析（画像の鮮明さの指標として）を行った。標準的なstack-of-starsサンプリングと比較して、VD-stack-of-starsサンプリングで取得された非造影およびDCE肝MR画像は、すべての画像平面において、全体的な画質の向上、より鮮明な肝エッジ、および肝血管の鮮明度の向上を示した。この結果から、提案したVD-stack-of-starsサンプリング法は、自由呼吸下DCE-MRIにおいて、スキャン時間を増加させることなく、標準的なstack-of-starsサンプリング法よりも改善された性能（より良い画質でスライス分解能または体積被覆率を増加させる）を達成できることが示唆された。スライス解像度が向上し、再フォーマットされたコロナルおよびサジタル画像は、臨床的価値を高める可能性がある。

This work aimed to develop a modified stack-of-stars golden-angle radial sampling scheme with variable-density acceleration along the slice (kz) dimension (referred to as VD-stack-of-stars) and to test this new sampling trajectory with multi-coil compressed sensing reconstruction for rapid motion-robust 3D liver MRI. VD-stack-of-stars sampling implements additional variable-density undersampling along the kz dimension, so that slice resolution (or volumetric coverage) can be increased without prolonging scan time. The new sampling trajectory (with increased slice resolution) was compared with standard stack-of-stars sampling with fully sampled kz (with standard slice resolution) in both non-contrast-enhanced free-breathing liver MRI and dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) of the liver in volunteers. For both sampling trajectories, respiratory motion was extracted from the acquired radial data, and images were reconstructed using motion-compensated (respiratory-resolved or respiratory-weighted) dynamic radial compressed sensing reconstruction techniques. Qualitative image quality assessment (visual assessment by experienced radiologists) and quantitative analysis (as a metric of image sharpness) were performed to compare images acquired using the new and standard stack-of-stars sampling trajectories. Compared to standard stack-of-stars sampling, both non-contrast-enhanced and DCE liver MR images acquired with VD-stack-of-stars sampling presented improved overall image quality, sharper liver edges and increased hepatic vessel clarity in all image planes. The results have suggested that the proposed VD-stack-of-stars sampling scheme can achieve improved performance (increased slice resolution or volumetric coverage with better image quality) over standard stack-of-stars sampling in free-breathing DCE-MRI without increasing scan time. The reformatted coronal and sagittal images with better slice resolution may provide added clinical value.