Imagerie par共振magnetique ultra-haut-champ |力量 - 雷竞技 lpl夏季赛六支俱乐部赛前变化,雷竞技贴吧

摘要

概述

目前,大多数临床磁共振系统运行在适度磁场强度为1.5特斯拉和3特斯拉。对于小动物成像,分辨率需要显著增加为了想象在人类的结构相同。自从灵敏度随着磁场强度的增加而增加,磁场强度7特斯拉和9.4特斯拉因此临床领域的标准。除此之外,临床前超高频系统从11.7特斯拉到21特斯拉解决特定的应用程序,需要最高的灵敏度。即使是最苛刻的应用程序变得可行当超高磁场强度结合优化线圈设置,如电传接收阵列,与磁场强度增加的用户数量的敏感性,或MRI冷冻器,甚至提供一个额外的敏感性增加。

超高频磁共振成像的优势超越灵敏度获得本身。超高频MRI有助于各种成像方法和应用。化学位移增加,增加血氧水平依赖(BOLD)对比,改变了放松的时间,并增加易感性的影响使它豫定等几种核磁共振方法光谱学先生(夫人),大胆的功能磁共振成像(fMRI),化学交换饱和转移(c),磁化率加权成像(瑞士)、敏感性和定量映射(QSM)。总之超高频MRI可以开辟全新的途径的生物过程的理解。

更加敏感

利用

更加敏感

应用程序在超高球场(UHF)直接受益于高灵敏度。收获的信噪比性能,例如,被投入到更高的分辨率和/或扫描时间短,或者可以利用X-nuclei成像。

超高分辨率磁共振成像

为了避免部分体积效应,从而提高数据质量和数据分析,最高分辨率。然而,如果信号各个像素点的调查主题不够大,由此产生的低信噪比的禁止分析图像。更大的信噪比与超高磁场获得(UHF)工具,因此可以直接带到更高的分辨率。这使研究人员能够推动解决“体内磁共振组织学”的方向以及受益于增加的数据质量的疾病模型[1,2]。

除了解剖成像,许多核磁共振方法受益于敏感性增加。例如,在大胆的fMRI更精致的刺激模式可以定义,随着信噪比的增加减少对刺激的强度要求的地方。此外,提高分辨率,功能磁共振成像精度变得越来越少体素的大小限制,而是如何尤其是详细(时空上)血流的神经元活动规范[3]。此外,高分辨率核磁共振成像的减少部分体积效应将导致信噪比进一步提高[4]。高分辨率核磁共振成像与小体素的大小另外将受益于超高频因为它在热noise-dominated政权,因此,在这种情况下,低敏感性显著增加相比,磁场预计[4]。

超高分辨率,高对比度T2加权体内小鼠大脑数据与MRI冷冻器获得15.2特斯拉。方法:少见,决议:(29 x 29)µm2,切片厚度:203µm片:12,扫描时间:26分钟。

更高的吞吐量

的高分辨率、快速T2加权体内小鼠大脑数据获得15.2特斯拉用核磁共振冷冻器1分钟。方法:少见,决议:(47 x 49)µm²,切片厚度:400µm片:12,扫描时间:1分钟。

核磁共振成像系统的可用时间有限,需要大量的动物,或不稳定的模型,通常进行必要缩短测量时间。
更长的测量时间通常需要使用低磁场强度时获得足够的信噪比。使用超高频,可以显著缩短测量时间,因为,例如,增加灵敏度两倍可以获得相同的分辨率的图像质量和类似的四分之一的时间[5]。因此,可以减少数据平均的数量,节省的时间可以投资到其他科目或进一步的研究。

促进X-Nuclei成像

超高频的信噪比增益的一个额外好处是,成像X-nuclei旋磁比率较低,四时刻,和低丰度可以显著提高,甚至作出可行的第一次(5、6、7、8)。

这提供了多种不同的研究应用,如钠(²³Na)成像。钠MRI目前用于广泛的应用程序。在临床系统中,例如,钠浓度测量是用来研究组织生存能力[9]。由于灵敏度高,使用超高频大大促进钠成像[7]。临床前超高频集中等,使用的盐浓度和分布作为度量来帮助细胞工程师改善人类间充质干细胞(hMSC)调节治疗缺血性中风[10]。此外,超高频MRI可能导致突破氧气(17 o)成像,允许直接访问细胞氧代谢。细胞氧代谢改变在一些疾病,如阿尔茨海默氏症,帕金森氏症和癌症。因此,17 o MRI有可能想象局部病理变化在大脑中,下属的重要性,这种成像方法[8]。

X-nuclei成像代谢的另一个应用程序是发现与氘成像,可用于地图葡萄糖代谢。除了能力地图葡萄糖代谢与葡萄糖吸收,氘代谢成像(DMI),有额外的优势在正电子发射断层扫描(PET),使用非放射性基质[11]。氘在超高频的敏感性增加,使宠物DMI一个可行的选择。

[1]Petiet Aigrot xm, Stankoff b灰质和白质脱髓鞘和Remyelination发现多通道进入11.7 t MRI定量分析慢性多发性硬化症的小鼠模型。在神经科学前沿。2016;10:491。doi: 10.3389 / fnins.2016.00491。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC5081351 /

[2]Ong HH,韦伯CD,格伦ML,草率啊,戈尔JC,韦尔奇EB。Fat-water食源性肥胖小鼠模型在15.2 t磁共振成像。医学影像杂志。2016;3 (2):026002。jmi.3.2.026002 doi: 10.1117/1.。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC4877437 /

[3]Polimeni, j .和UludağK。,与超高场磁共振神经成像:现在和未来。科学杂志2018;168:1 - 6。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2018.01.072
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 29410013

[4]Uludağ,K。和布林德P。,连接大脑血管生理学在超高场磁共振血流动力学响应。科学杂志2018;168年279 - 295。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2017.02.063。
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 28254456

[5]Nowogrodzki答:世界上最强大的核磁共振机器正在推动人类成像新限制。大自然563年,26 (2018),doi: 10.1038 / d41586 - 018 - 07182 - 7
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 30382222

[6]Oz G, Tkač我Uğurbil k .动物模型和高场成像和光谱。对话在临床神经科学。2013;15 (3):263 - 278。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC3811099 /

[7]是:www.dkfz.de / en / medphysrad / projectgroups / t7_x-nuclei / t7_x-nuclei_Na_MRI

[8]是:
www.dkfz.de / en / medphysrad / projectgroups / t7_x-nuclei / t7_x-nuclei_O_MRK

[9]索伯恩KR,陆阿特金森IC,之后F, Villano j .定量成像先生和钠钠Bioscales脑瘤的管理。神经影像学诊所北美。2009;19 (4):615 - 624。doi: 10.1016 / j.nic.2009.09.001。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC3718497 /

[10]使用高字段与细胞疗法防治缺血性中风
力量:www.videcame.com/event雷竞技贴吧s/webinars/using-high-fields-to-combat-ischemic-stroke-with-cell-therapy.html

[11]De Feyter H,比哈尔K,科尔宾Z,富布赖特R,布朗P,麦金太尔,尼克松T,罗斯曼D,格拉夫R .氘代谢成像(DMI) mri三维映射的新陈代谢体内。科学。放置2018;4所示。doi: 10.1126 / sciadv.aat7314
https://advances.sciencemag.org/content/4/8/eaat7314

高磁化率

得益于

高磁化率

功能磁共振成像(fMRI)

应用程序大大受益于超高场(UHF) MRI是血氧水平依赖(BOLD)功能磁共振成像。增加的敏感性的影响在超高频信号转化为更大的可观测的大胆的改变,因此改进的功能磁共振成像实验[1],在鼠前爪刺激研究15.2特斯拉,一个大胆的反应是11%以上[2]。

功能性核磁共振用于研究功能连通性进一步了解大脑功能在健康和疾病[3]。使用超高频提供的高灵敏度、高分辨率核磁共振成像的临床前实验从而变得可行[4]。前掌躯体感觉刺激,例如,一般只显示了S1FL大胆的反应。最近的一项研究在9.4 T和15.2 T,然而,只发现S1FL响应在9.4 T,但S2和丘脑以及S1FL 15.2 T [5]。功能灵敏度另外将受益于超高频在热噪声是占主导地位的情况下,因为它是直接依赖的敏感性和间接依赖时间噪声[2]。这是启用的高分辨率研究案例在超高频[6]。

独立分量分析(ICA)标识的双边皮层和纹状体连接网络没有先验假设。数据在体内老鼠大脑11.7特斯拉[3]。礼貌:马Hoehn,马普学会神经学研究,德国科隆

瑞士和QSM

超高分辨率T2 *加权体内小鼠大脑数据获取与MRI冷冻器15.2特斯拉。方法:FLASH,决议:(20 x 20)µm²,切片厚度:150µm片:7,扫描时间:21分钟。A / C)大小的图片,两个不同的片。B / D)相应的相位图像。

除了进一步大胆的成像,成像的应用程序依赖于高易感性的影响加上高信噪比,因此受益于超高频,是敏感加权成像(瑞士)和定量易感性映射(QSM) [7]。QSM例如可以应用在动物体内研究微脉管系统中风模型[8]。

[1]Duyn JH。未来的超高场磁共振成像和功能磁共振成像研究人类的大脑。科学杂志。2012;62 (2):1241 - 1248。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2011.10.065。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC3389184 /

[2]汉SH,儿子JP,曹HJ,公园司法院,金SG。地理梯度回波和自旋回波血氧在超高等级相关功能性核磁共振领域的9.4和15.2特斯拉。磁共振医学。2018;1 - 10。doi: 10.1002 / mrm。27457 www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 30183108

[3]Kalthoff D, Hoehn h .老鼠大脑的功能连接磁共振成像。力量应用注意2012
Functional_Connectivity.pdf

[4]Seehafer JU, Hoehn h .见解大胆老鼠大脑的高分辨率核磁共振。2011 BOLD_MRI_AppsNote_T13106.pdf力量应用注释

[5]荣格WB,垫片HJ SG。鼠标的功能磁共振成像在超高磁场检测躯体感觉网络包括丘脑核。科学杂志。2019;195:203 - 214。doi.org/10.1016/j.neuroimage.2019.03.063 www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 30946950

[6]UludağK,布林德p .连接大脑血管生理学在超高场磁共振血流动力学响应。科学杂志。2018;168:279 - 295。doi.org/10.1016/j.neuroimage.2017.02.063 www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 28254456

[7]Duyn j .先生易感性成像。《磁共振(加利福尼亚州圣迭戈 :1997)。2013;229:198 - 207。doi: 10.1016 / j.jmr.2012.11.013。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC3602381 /

[8]谢长廷mc,蔡bxcy廖mc,杨J-L,苏碳氢键,陈陶宏根。基于映射显微镜定量易感性的磁共振造影术(QSM-mMRV)在大鼠体内形态学和功能评估Cerebromicrovasculature中风模型。江泽民问,艾德,PLoS ONE。2016;11 (3):e0149602。doi: 10.1371 / journal.pone.0149602。
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 26974842

高光谱色散

利用

高光谱色散

光谱学

由于增加的敏感性和高光谱色散超高字段(UHF),一个自然的超高频应用磁共振光谱学(夫人)。商用仪器是现成的夫人今天领域优势28特斯拉,允许超高分辨率光谱学实验的小样本[1]。

同样,超高频MRI磁体可以利用增加的体内化学位移和敏感。因此,显著改善临床前体内夫人已报告在使用超高频磁铁(2013盎司,2014年示麦Nat Commun Mlynarik 2008示麦《脑血流量2014]。而幽灵似地编辑序列,如MEGA-PRESS,允许GABA成像在较低磁场强度,可以用于超高频直接序列。例如,在15.2 T新闻用于fmr GABA chemogenetically转基因老鼠。琐辖[2019]值得注意的是,人们已经发现,某些代谢物可能首次发现体内由于磁场强度较高[Mlynarik 2008]。

除了灵敏度获得好处和高的化学位移,它可以进一步表明,放松增强策略允许夫人另外利用放松倍水和代谢物之间的差异在超高频产生“无水的夫人不需要常用的水抑制技术[示麦Nat Commun 2014]。

模范体内鼠标光谱获得与MRI冷冻器15.2特斯拉。A和B)解剖参考表示体素位置。C)相应的频谱。方法:蒸汽、回波时间:1.1毫秒,立体像素大小:³(2 x 2 x 2)毫米,分辨率增强了高斯滤波,转变:7%,扩大:7赫兹,扫描时间:17分钟。

化学交换核磁共振

除了光谱,光谱色散也增加福利磁化转移技术,如化学交换饱和转移(c)成像,导致高选择性(力量c]。进一步化学交换技术的优势在超高频包括饱和度越高,可以实现[力量c)和减少汇率相对化学位移[钟2017]。随着汇率必须小于化学位移,增加光谱色散允许更快的交换化合物被发现吴[2016]。

在临床前确定最优条件以及clincal领域优势,麦克马洪等人进行了模拟化学位移,汇率,检测灵敏度和确定一个大大大可用化学位移范围在11.7 T比3 T [BrukerCEST 2021]

钟等人近期的一篇论文显示出显著增加化学交换效应胺质子信号在老鼠大脑15.2特斯拉比9.4特斯拉。相比增加了65%,至9.4特斯拉是报道强调的重要性超高频化学交换应用程序(吴2016,力量fMRI)。同一组研究磷酸肌酸(PCr)调制与PCrCEST后肢的老鼠,发现高29% PCrCEST信号在15.2特斯拉比在9.4特斯拉。PCrCEST显著的敏感性的后肢表明PCrCEST可能有价值的映射等肌肉的能量代谢[钟2019]。

著名的c应用程序受益于超高频GluCEST,监控当地代谢缺陷在神经退行性疾病(力量c, Pepin 2016]。例如,GluCEST被确定在过去是一个潜在的亨廷顿氏舞蹈症当体内生物标志物应用于一个敲入小鼠模型使用超高频[Pepin 2016],和最近被用于小鼠癫痫模型,在长期蛋氨酸sulfoximine(美索)-seizure-inducing治疗小鼠显示减少GluCEST对比在海马体(Bagga 2019)。

此外,有迹象表明glucoCEST可以用来研究代谢与神经活动有关。GlucoCEST执行17.2特斯拉用前爪电刺激的大鼠模型显示负反差在刺激在同一地区,大胆的成像提供了积极的对比,从而证明c fMRI的本地监控时间变化的葡萄糖浓度[Roussel 2019]。

布洛赫模拟与tsat = 3 s, T1w = 2 s,和T2w = 0.1年代礼貌:迈克尔·麦克马洪Kennedy Krieger研究所,美国马里兰州巴尔的摩

[1]提升GHZ类概述
[2]Oz G, Tkač我Uğurbil k .动物模型和高场成像和光谱。对话在临床神经科学。2013;15 (3):263 - 278。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC3811099 /
[3]示麦N,罗森博格JT, Dumez J-N,穆尼斯是的,l·格兰特SC,·弗莱德曼在抚摸着老鼠的代谢特性揭示了relaxation-enhanced磁共振光谱学在超高字段。Nat Commun。2014;5:4958。doi: 10.1038 / ncomms5958
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 25229942
[4]Mlynarik V, Cudalbu C,鑫L, Gruetter r . 1 h NMR谱的老鼠大脑体内14.1特斯拉:改进的量化神经化学概要文件。J理智性粉剂。2008;194:163 - 168。doi: 10.1016 / j.jmr.2008.06.019
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 18703364
[5]示麦N,罗森博格JT, Dumez J-N, l·格兰特SC,·弗莱德曼代谢T1动力学和纵向弛豫在超高磁场增强体内缺血。脑血流量杂志2014;34 (11):1810 - 1817。doi: 10.1038 / jcbfm.2014.149。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC4269758 /
[6]梭我,Saraf-Sinik我Yizhar O, Tal a .核磁共振光谱的检测开始释放的GABA chemogenetically工程小鼠。ISMRM 2019 2233
https://index.mirasmart.com/ISMRM2019/PDFfiles/2233.html
[7]代谢成像在神经退行性疾病中使用c MRI |力量:www.videcame.com/service/education-training/webinars/pci-webinars
[8]涌JJ,崔W,金T,李JH,金s g。Chemical-exchange-sensitive MRI酰胺、胺和一个9.4吨和15.2 T .核磁共振在生物医学。2017;30:e3740。doi.org/10.1002/nbm.3740
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 28544035
吴[9]B,沃诺克G, Zaiss M,林C,陈M,周Z,μL, Nanz D, Tuura R, Delso G . C的概述MRI non-MR物理学家。2016;EJNMMI物理3:19
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 27562024
[10]的新见解大脑功能分子和功能性核磁共振的啮齿动物的大脑在超高领域|力量:www.雷竞技怎么下载bruker.com/service/education-training/webinars/pci-webinars
[11]涌JJ,金T,李JH,金SG。磷酸肌酸的化学交换饱和转移成像肌肉。2019年医学磁共振,81 (6):3476 - 3487。doi: 10.1002 / mrm.27655
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 30687942
[12]Pepin J, Francelle L, Carrillo-de索瓦希姆,de Longprez L, Gipchtein P, Cambon K•瓦J, Brouillet E, Flament J .体内成像的大脑谷氨酸缺陷亨廷顿氏舞蹈症的敲入小鼠模型。科学杂志。2016;139:53 - 64。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2016.06.023
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 27318215
[13]Bagga P,皮卡,Flament J,必要J, Hariharan H, Reddy r映射astroglial谷氨酰胺合成酶活性体内在癫痫的临床前模型使用glutamate-weighted c (GluCEST)核磁共振。ISMRM 2019 3121
https://index.mirasmart.com/ISMRM2019/PDFfiles/3121.html
L, [14] Roussel T·弗莱德曼勒比昂D, Ciobanu L .大脑神经元激活糖消耗检测到c在超高磁场核磁共振。科学报告9 (1):4423。doi.org/10.1038/s41598 9 - 019 - 40986 - 1
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 30872689
(力量c 2021]有机化合物生产c强对比的特点和如何使用这些癌症和肾脏成像|力量:www.videcame.com/service/education-training/webinars/pci-webinars

相控阵列和MRI冷冻器

利用最优线圈技术最大的信号

相控阵列和MRI冷冻器

接收阵列

对于临床系统,最近表明,对于只收数组Signal-to-Noise-Ratios(信噪比)与磁场强度增加的用户数量[1]。这些结果强调了令人印象深刻的信噪比增益,当搬到超高场(UHF)系统。

除了信噪比增益,接收阵列线圈进一步提供加速的可能性,因此有可能增加空间和时间分辨率。为临床前超高频成像,阵列线圈可用于大脑,心脏,脊柱和身体和发现常规使用。

MRI冷冻器

体内小鼠大脑与29µm决议,以15.2 T MRI冷冻器。收购细节:少见,决议:(××200年29日)29日µm³, TR: 3.5 s, TE: 25 ms,回声:6片:7

在临床磁共振成像,低温冷却MRI冷冻器[2],提供一个额外的灵敏度提高[3]和广泛使用。结合超高频MRI,额外获得最高质量具有重要意义,使图像在合理的测量* [4]。因此,例如,超高分辨率体内小鼠大脑的数据可以很容易地获得临床前15.2特斯拉上配备了MRI冷冻器。

[1]Pohmann, R,斑点,O, Scheffler, k .信噪比和先生组织在人类大脑成像参数3、7和9.4特斯拉使用当前接收线圈阵列。粉剂。的原因。地中海,2016;75:801 - 809。doi: 10.1002 / mrm.25677
www.ncbi.nlm.nih.gov pubmed / 25820458

[2]MRI冷冻器|力量www.videcame.com/products/mr/preclinical-mri/mri-cryoprobes。

[3]Niendorf T, Pohlmann Reimann嗯,et al .推进心血管,神经血管,肾脏磁共振成像使用低温射频线圈技术在小型啮齿动物。在药理学领域。2015;6:255。doi: 10.3389 / fphar.2015.00255。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC4642111 /

[4]Petiet Aigrot xm, Stankoff b灰质和白质脱髓鞘和Remyelination发现多通道进入11.7 t MRI定量分析慢性多发性硬化症的小鼠模型。在神经科学前沿。2016;10:491。doi: 10.3389 / fnins.2016.00491。
www.ncbi.nlm.nih.gov pmc /文章/ PMC5081351 /