スタックオブスターズMRIによる肝臓の自由呼吸、脂肪補正Tマッピング、およびT、PDFF、および.NMRの共同推定

Free-breathing, fat-corrected T mapping of the liver with stack-of-stars MRI, and joint estimation of T, PDFF, , and .

抄録

目的:

定量的Tマッピングは、慢性肝疾患の非侵襲的診断および定量的病期分類において生検に取って代わる可能性がある。従来のTマッピング法は、脂肪や不均一性によって混乱し、信頼性の低いT推定となる。さらに、これらの方法は、空間分解能と体積カバー率をトレードオフにし、1回の息止めで得られる画像はわずか数枚と、取得時間が短い。この研究では、1回の撮影で複数の交絡因子を考慮する、新しい、容積的（3D）、自由呼吸Tマッピング法を提案する。

PURPOSE: Quantitative T mapping has the potential to replace biopsy for noninvasive diagnosis and quantitative staging of chronic liver disease. Conventional T mapping methods are confounded by fat and inhomogeneities, resulting in unreliable T estimations. Furthermore, these methods trade off spatial resolution and volumetric coverage for shorter acquisitions with only a few images obtained within a breath-hold. This work proposes a novel, volumetric (3D), free-breathing T mapping method to account for multiple confounding factors in a single acquisition.

理論と方法:

非カーテシアンイメージング、磁化準備、ケミカルシフトエンコーディング、可変フリップ角撮影を組み合わせることにより、自由呼吸による交絡因子補正Tマッピングを実現した。画像再構成には、部分空間拘束の局所低ランク画像再構成アルゴリズムを採用した。数値シミュレーションと3.0TのT/プロトン密度脂肪分率ファントムを用いたファントム実験により、提案手法の精度を評価した。さらに、同じく3.0Tで、健康なボランティアを対象とした造影イメージングにより、提案手法の実現可能性を検討した。

THEORY AND METHODS: Free-breathing, confounder-corrected T mapping was achieved through the combination of non-Cartesian imaging, magnetization preparation, chemical shift encoding, and a variable flip angle acquisition. A subspace-constrained, locally low-rank image reconstruction algorithm was employed for image reconstruction. The accuracy of the proposed method was evaluated through numerical simulations and phantom experiments with a T/proton density fat fraction phantom at 3.0 T. Further, the feasibility of the proposed method was investigated through contrast-enhanced imaging in healthy volunteers, also at 3.0 T.

結果:

本手法は、広範囲のT値（200～1000ms、slope=0.998（95%信頼区間[0.963～1.035]）、intercept=27.1ms（95%信頼区間[0.4～54.6]）、r=0.996）において、ファントムの基準測定値と優れた一致を示し、高い再現性を示した。In vivoイメージング研究では、飽和回復に基づくTマップと比較して、中等度の一致（slope=1.099（95％CI [1.067 to 1.132]）、intercept=-96.3ms（95％CI [-82.1 to -110.5]）、r=0.981）が示された。

RESULTS: The method showed excellent agreement with reference measurements in phantoms across a wide range of T values (200 to 1000 ms, slope = 0.998 (95% confidence interval (CI) [0.963 to 1.035]), intercept = 27.1 ms (95% CI [0.4 54.6]), r = 0.996), and a high level of repeatability. In vivo imaging studies demonstrated moderate agreement (slope = 1.099 (95% CI [1.067 to 1.132]), intercept = -96.3 ms (95% CI [-82.1 to -110.5]), r = 0.981) compared to saturation recovery-based T maps.

結論:

提案された方法は、T、プロトン密度、脂肪率を同時に推定し、1回の自由呼吸で全肝臓の交絡因子補正Tマップを作成するもので、ファントムでの参照測定と優れた一致を示した。

CONCLUSION: The proposed method produces whole-liver, confounder-corrected T maps through simultaneous estimation of T, proton density fat fraction, and in a single, free-breathing acquisition and has excellent agreement with reference measurements in phantoms.