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技术研究
心脏智多星平台:将心脏扫描化繁为简
孙治国

孙治国.心脏智多星平台:将心脏扫描化繁为简.磁共振成像, 2013, 5(1): 354-357. DOI:10.3969/j.issn.1674-8034.2013.05.008.


[摘要] 心脏MR扫描在临床应用中占的比例远小于头部、脊柱和腹部等其他部位,一个很重要的原因就是心脏扫描比较复杂,很多操作者不太熟悉心脏扫描如何定位或不了解完整的心脏扫描流程。西门子新开发的心脏智多星平台成功地解决了上述问题,让复杂的心脏MR扫描变得简单。
[Abstract] Comparing with head, spine and abdomen MR scanning, cardiac MRI is much less applied for clinical diagnosis, one of the important reasons of which is that cardiac MR scanning is more complicated, therefore, many MR technicians don’t know how to do the patient positioning or how to conduct the whole cardiac scanning process. Cardiac Dot Engine, latest developed by Siemens, provides the solution successfully and makes the cardiac MR scanning much easier.
[关键词] 心脏智多星平台;磁共振成像
[Keywords] Cardiac Dot Engine;Magnetic resonance imaging

孙治国* 西门子(深圳)磁共振有限公司应用开发部,深圳 518057

通讯作者:孙治国,E-mail:zhiguo.sun@siemens.com


收稿日期:2013-07-20
接受日期:2013-08-10
中图分类号:R445.2 
文献标识码:A
DOI: 10.3969/j.issn.1674-8034.2013.05.008
孙治国.心脏智多星平台:将心脏扫描化繁为简.磁共振成像, 2013, 5(1): 354-357. DOI:10.3969/j.issn.1674-8034.2013.05.008.

       目前,虽然欧洲心脏病学会(European Society of Cardiology,ESC)已经把心脏MRI列为评估心室容积、心脏肿瘤和室壁运动的金标准,但是心脏扫描在临床应用中占的比例远小于头部、脊柱和腹部等其他部位的扫描[1]。其中的一个很重要的原因就是心脏扫描比较复杂,很多操作者不太熟悉心脏扫描如何定位或不了解完整的心脏扫描流程。西门子新开发的心脏智多星平台成功地解决了上述问题,将复杂的心脏扫描变得简单。心脏智多星平台的主要特点如下。

1 高度智能化的心脏AutoAlign技术

       该技术最大的优势是可以自动完成心脏扫描的定位。系统运行AAHeart_Scout如图1所示。AAHeart_Scout是应用TrueFSIP序列,在心脏的近似短轴方向扫描获取多个层面,然后进行3D分割和多平面重建(multiple planar reconstruction,MPR)重建。基于这些MPR图像,系统会自动计算标志点的位置——左房、主动脉根部、右室、左室、心尖,然后根据这些标志点自动进行各个扫描层面的定位,并将其显示出来。所有的心脏长轴和短轴都可以自动完成定位。在随后的扫描中,操作者可以根据病变的需要在界面上添加或者删除相应的方位即可(图2),系统即会自动完成选中的心脏方位扫描,而不需要像以前那样去复制其他序列的定位信息。如果系统认为定位线不可靠,那么就会在AAHeart_Scout后面显示失败的小标志。操作者可以重新移动标志点的位置,从而可以正确地定位。

图1  在系统完成AAHeart Scout之后,自动生成定位线
图2  操作者可以根据情况选择需要的方位,如果不能满足需求,可以用add/remove来添加或者删除。右图是在选择add/remove后显示可供选择的心脏方位
图3  系统自动勾勒左心室的轮廓,并显示左心室功能分析的结果
Fig. 1  After AAHeart Scout is finished, the slices for localizing will be generated automatically.
Fig. 2  The user could select the needed orientation based on clinical requirement. If displayed slices could not meet the requirement, the user could use add/remove to add or remove slices. The picture in the right shows selectable heart orientations.
Fig. 3  The system could delineate the left ventricle automatically, and provide functional analysis results.

2 以疾病为导向的标准化工作流

       西门子心脏智多星平台提供了心室功能(ventricular function)、缺血性心脏病(ischemic heart disease)和心肌炎(myocarditis)这三种临床常用的心脏MR扫描的工作流程。

       操作者只要根据患者心脏病变的类型选择相应的工作流程,然后在智多星平台的指引下即可轻松完成整个流程。

3 强大的后处理功能

       心脏智多星平台集成了心脏MR扫描中所需的后处理功能,包括在线心室功能分析(inline ventricular function)、心肌灌注的在线运动校正(inline motion correction of perfusion)和心肌灌注的在线时程评估(inline time course evaluation of perfusion);这些功能大大降低了操作者的工作负荷,并加快了扫描进程。

       在线心室功能分析是在完成心脏短轴层面扫描后,系统会自动描绘左心室内壁和外壁,从心尖到左心室基底部,然后自动计算左心室功能参数,如心室射血分数等[2]。而不需要操作者手动描绘,这样就可以节省大量的扫描时间。该功能被集成在心脏智多星平台中,操作者只需要按照智多星平台的要求完成扫描即可,系统会自动完成左心室的功能分析,并保存分析结果(图3)。

       心肌灌注的在线运动校正和心肌灌注的在线时程评估:由于心肌灌注扫描时间一般都会超过20 min,患者不可能全程屏住呼吸,如果直接进行评估的话可能会带来错误的结果;而如果通过人工手动调整校正,不仅容易产生误差,更会成倍增加评估所需时间。因此在进行评估处理之前必须进行运动校正。图4显示了在线运动校正和后处理在参数卡上面的位置,该校正为非刚性运动校正,以中间1幅图像作为参考,将其他图像校准到该图像。在运动校正之后,系统会自动生成半定量参数图(图5),在运动校正之前,系统生成的参数图根本无法显示低灌注区域,而校正之后,低灌注区域则非常显而易见。这对于临床正确诊断非常重要。

图4  显示cardiac卡心肌灌注在线运动校正和在线评估
图5  显示心肌在线运动校正和在线评估的结果对比
Fig. 4  The figure shows cardiac perfusion inline motion correction and evaluation on parameter card.
Fig. 5  The figure shows the comparison of inline cardiac perfusion evaluation results between with and without inline motion correction.

4 心脏靶向匀场模式

       另外,心脏扫描中引入了心脏靶向匀场模式,这对于3.0 T的心脏扫描尤其有用,由于trueFISP序列对于磁场的均匀度极为敏感,心脏周围是肺组织,肺内含有大量空气,在交界面由于磁化率差异导致的局部场的均匀性的降低,那么就会引起心脏电影等图像质量下降。在心脏智多星中,开始的序列系统就会自动进行心脏靶向匀场,匀场后的数据会自动应用到后面的序列中,保证图像质量的优秀和稳定[3]。西门子同时也引入了相位敏感反转恢复序列(phase sensitive inversion recovery,PSIR)进行延迟强化扫描[4],该序列将相位信息也纳入对比度,那么就无需要运行TI scout,节省了扫描时间,简化了扫描步骤。

       综上所述,西门子心脏智多星平台的优势在于:无需解剖定位、无需频率调谐、无需反转时间调谐、无需左心室功能分析、无需运动校正、无需灌注分析。这一新技术平台显著地简化了心脏扫描和后处理的复杂程度,将心脏扫描由原来30 min减少到只需要20 min左右,节省了扫描和后处理的时间;并且,通过应用心脏智多星所生成的优质图像,进一步提高了临床医师的诊断信心。

[1]
Wassmuth R, Schulz-Menger J. Cardiovascular magnetic resonance imaging of myocardial inflammation. Expert Rev Cardiovasc Ther, 2011, 9(9): 1193-1201.
[2]
Afshin M, Ben Ayed I, Islam A, et al. Global assessment of cardiac function using image statistics in MRI Med image. Comput Comput Assist Interv, 2012, 15(Pt 2): 535-543.
[3]
Niendorf T, Graessl A, Thalhammer C, et al. Progress and promises of human cardiac magnetic resonance at ultrahigh fields: a physics perspective. J Magn Reson, 2013, 229: 208-222.
[4]
Bogaert J, Dymarkowski S. Delayed contrast-enhanced MRI: use in myocardial viability assessment and other cardiac pathology. Eur Radiol, 2005, 15(Suppl 2): B52-58.

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