Porovnanie pomeru signál-šum pri 31P MRS ľudského mozgu na 3, 7 a 9.4 T použitím duálne ladených hlavových cievok

Porovnanie pomeru signál-šum pri 31P MRS ľudského mozgu na 3, 7 a 9.4 T použitím duálne ladených hlavových cievok

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
100%
Prevedenie (dizajn)
100%
Diskusná interakcia
100%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Bc. Karolína Majerová100%100%-
Mgr. Ján Ivančík100%100%100%
Mgr. Natália Andelová PhD.100%100%-
Bc. Petra Budinská100%100%-
Mgr. Veronika Oravczová100%100%-
ISBN: 978-80-972360-1-4

Porovnanie pomeru signál-šum pri 31P MRS ľudského mozgu na 3, 7 a 9.4 T použitím duálne ladených hlavových cievok

Diana Benčíková1 , Marek Chmelík2 ,
1 Fakulta matematiky, fyziky a informatiky UK, Bratislava, Slovenská republika
2 Karl Landsteiner Gesellschaft
diaben28@gmail.com

Magnetická rezonancia (MR) je účinným nástrojom na získavanie informácií o ľudskom organizme in vivo. Okrem MR zobrazovania, bežne využívaného v klinickej praxi, poskytuje magnetická rezonancia aj informácie o chemickom zložení a procesoch prebiehajúcich v organizme pomocou spektroskopických metód. Fosforová MR spektroskopia (31P MRS) využíva jadrá fosforu a poskytuje dôležité informácie o energetickom a membránovom metabolizme mozgu in vivo. Štúdie ukázali, že pri rôznych poruchách, ako napríklad schizofrénia či pri onkologických procesoch, sa koncentrácie týchto fosforových metabolitov menia [1], čo umožňuje 31P MRS využiť aj ako diagnostickú metódu. Avšak nízka kvalita signálu 31P MRS na klinických 1,5 T systémoch obmedzuje jej širšie využitie

V poslednom čase sa pre štúdium ľudského tela stávajú dostupné polia od 3 do 9,4T, ktoré dokážu značne zvýšiť kvalitu signálu. V tejto práci boli porovnané spektrá fosforovej MRS namerané pri sile  troch rôznych polí: 3T, 7T a 9,4T pomocou fantómov a na ľudských mozgoch in vivo. Pre dodatočný nárast pomeru signál/šum (signal-to-noise ratio, SNR) boli na 7T a 9,4T použité multi-kanálové vysokofrekvenčné (RF) hlavové cievky so zdokonalenými algoritmami kombinovania signálov z jednotlivých elementov cievok [2].

Výsledok bol supralineárny nárast SNR a zlepšenie spektrálneho rozlíšenia so stúpaním magnetického poľa. Tento nárast bol pozorovaný aj v centrálnych častiach RF cievok, ktoré benefitujú najmenej pri získavaní signálu pomocou mnoho-kanálových cievok. Tieto výsledky môžu byť v budúcnosti využité na zníženie meracieho času a zvýšenie priestorového rozlíšenia. Avšak degradácia B1 poľa so zvyšovaním magnetického poľa je výzvou, ktorá môže byť riešená použitím adiabatických RF pulzov.  

Poďakovanie: 
Zdroje: 

[1] Arias-Mendoza F., Brown TR.: In Vivo Measurment of Phosphorous Markers of Disease. Disease Markers 2004; 19(2-3):49-68.
[2] Rodgers, C. T. and Robson, M. D., Coil combination for receive array spectroscopy: Are data-driven methods superior to methods using computed field maps? Magn. Reson. Med. 2016; 75: 473–487.
 

Diskusia

Dobrý deň Diana, je známe, že sa výskumne používajú aj vyššie intenzity (9,4 T, ktoré ste použili na merania u dobrovoľníkov - u zvierat sa použili aj polia cez 20T). Existujú údaje/informácie o vplyve takýchto polí na živý organizmus? Je oprávnené sa domnievať, že benefity zobrazenia v podmienkach ultravysokých MP by vyvážili prípadné nežiaduce účinky týchto polí na organizmus? Ďakujem a prajem veľa úspechov.
iwa

Dobrý deň,
v prvom rade sa ospravedlňujem za oneskorenú reakciu. Čo sa týka odpovede na Vašu otázku: áno, je pravda, že boli predložené teoretické úvahy o možnom škodlivom účinku vysokých MR polí na živý organizmus, avšak množstvo vykonaných meraní nepotvrdilo signifikantný vplyv. Teda zatiaľ neexistujú údaje o škodlivom účinku statického vysokého MR poľa na ľudský organizmus. Negatívne a z hľadiska MR limitujúce účinky pre organizmus majú premenlivé polia, teda v prípade MR meraní sú to gradientné polia využívané v rôznych MR technikách (v zmysle ohrievania organizmu, na kvantifikáciu ktorých sa využíva parameter SAR - Specific Absorbtion Rate). Táto hodnota závisí, okrem iného, aj od frekvencie RF poľa, ktorá sa so zvyšovaním statického poľa zvyšuje. Preto pri meraní na vyšších poliach (7T a viac) treba venovať pozornosť tejto veličine, a zvoliť sekvencie tak a v takých časových rozostupoch, aby nepresiahla stanovené normy.

Čo sa budúcnosti týka, či sa ultra-vysoké polia uplatnia aj v klinickej praxi je otázne. Zatiaľ sú viac menej v centre záujmu výskumných centier, ktoré sa snažia o vymedzenie ich možností s nádejou nových klinických či vedeckých objavov. Z hľadiska kvality signálu jednoznačne benefitujú a existuje obrovské množstvo vedeckých prác vykonaných na týchto poliach využijúc tak ich výhody. Čo sa EÚ, a teda aj Sovenska týka, na klinické účely bolo povolené od r. 2015 meranie ľudí na poliach do 8T, avšak na Slovensku takýto skenner zatiaľ nemáme a na celom svete ich je len okolo 50. Nevýhoda týchto polí sú taktiež aj vysoké finančné nároky.

Ak by ste mali ešte nejaké konkrétnejšie otázky, rada na ne odpoviem:)
Ďakujem za otázku!

VAN OSCH, M. J. P.: Safety of Ultra-High Field MRI: What are the Specific Risks?. Current Radiology Reports 2014; 2: 61. doi: 10.1007/s40134-014-0061-0