《Magnetic Resonance Imaging Clinics of North America》:The Future of Cardiac Magnetic Resonance: Navigating Ultra-High and Low-Field Imaging (Part 1)
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高场(>3T)和低场(<1.5T)心脏磁共振成像(CMR)在技术挑战和应用潜力方面存在显著差异。7T系统因硬件限制主要用于科研,但提供更高SNR和分辨率;5T系统作为替代方案可能推动临床应用,而10.5T超导系统正在探索中。低场CMR虽存在空间分辨率不足的问题,但有望实现与高场互补的深度组织成像。
Nicole Seiberlich | Jeanette Schulz-Menger | Sebastian Schmitter | Jesse Hamilton
密歇根大学放射学、心脏病学和生物医学工程系,美国密歇根州安娜堡
章节摘录
关键点
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高场(>3T)和低场(<1.5T)磁共振成像系统已成功用于采集心脏图像。
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高场磁共振成像系统提供的高信噪比可以用来获取高分辨率图像,从而有助于更好地理解心血管疾病。
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7T磁共振成像系统所面临的硬件和物理挑战限制了其在临床中的应用,不过5T磁共振成像系统作为高场替代方案的出现可能有助于解决这些问题。
高场心脏磁共振:背景与系统
目前最常用的全身人体磁共振成像系统是场强超过3T的7T系统。这些高场扫描仪自2000年代初就已可用于研究,首例7T磁共振成像报告发表于2009年。1, 2尽管7T系统已获准用于临床,但磁共振成像(CMR)并非其官方批准的用途之一,因此7T磁共振主要仍是一种研究工具。然而,高场磁共振在探索心脏的基本结构和功能方面具有巨大潜力。
系统/设置
采集高场磁共振图像时的主要挑战之一是这些系统上可用的硬件有限。虽然大多数1.5T和3T磁共振成像系统都配备了集成的射频(RF)体线圈,但市面上销售的7T磁共振成像扫描仪并未配备此类线圈。1, 67T下的心脏成像完全依赖于局部发射(Tx)线圈,这些线圈通常由多个独立的发射元件组成。7, 8
高分辨率心脏磁共振
尽管在7T下操作存在挑战,但在更高场强下采集磁共振图像仍具有诸多优势,这推动了该领域的发展。最明显的优势在于更高场强系统提供更高的信噪比(SNR),从而生成高质量的心脏结构和功能图像。30, 31, 32, 33, 34然而,在大多数情况下,利用更高的信号水平可以扩大空间覆盖范围和/或提高分辨率。
高场心脏磁共振的发展前景
高场磁共振主要在7T下进行,不过新型的5T系统可能会为临床应用带来更多机会。此外,随着高场下躯干成像相关挑战的逐步解决,研究人员开始探索在更高场强(尤其是10.5T)下对人类心脏进行活体成像。46特别是在需要高信噪比的应用中,如高分辨率成像和通过光谱学进行的代谢评估等。
总结
高场磁共振成像扫描仪为磁共振成像提供了独特的机会,但也带来了相应的挑战(这些挑战在1.5T或3T系统中并不存在)。低场磁共振成像系统则具有不同的优势和劣势,可能实现与高场系统互补的成像效果。本综述的第二部分将探讨低场磁共振的这些方面,并对不同场强下的心血管成像进行展望。
利益披露
所有作者均与西门子医疗保健公司(Siemens Healthineers)签订了研究协议。