Optimized cardiac magnetic resonance imaging inversion recovery sequence for metal artifact reduction and accurate myocardial scar assessment in patients with cardiac implantable electronic devices

Late gadolinium enhancement(LGE) cardiovascular magnetic resonance(CMR) is the gold standard for imaging myocardial viability.An important application of LGE CMR is the assessment of the location and extent of the myocardial scar in patients with ventricular tachycardia(VT), which allows for more accurate identification of the ablation targets.However, a large percentage of patients with VT have cardiac implantable electronic devices(CIEDs), which is a relative contraindication for cardiac magnetic resonance imaging due to safety and image artifact concerns.Previous studies showed that these patients can be safely scanned on 1.5 T scanners provided that an adequate imaging protocol is adopted.Nevertheless, imaging patients with a CIED result in metal artifacts due to the strong frequency off-resonance effects near the device; therefore, the spins in the surrounding myocardium are not completely inverted, and thus give rise to hyperintensity artifacts.These artifacts obscure the myocardial scar tissue and limit the ability to study the correlation between the myocardial scar structure and the electro-anatomical map during catheter ablation.In this study, we developed a modified inversion recovery technique to alleviate the CIED-induced metal artifacts and improve the diagnostic image quality of LGE images in patients with CIEDs without increasing scan time or requiring additional hardware.The developed technique was tested in phantom experiments and in vivo scans, which showed its capability for suppressing the hyperintensity artifacts without compromising myocardium nulling in the resulting LGE images.

植入性医疗器械在磁共振成像检查中的应用现状调研及临床建议

目的了解植入性医疗器械在磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)检查中的应用现状并提出临床建议。材料与方法本研究为横断面调查研究,采用方便取样法。依托中华医学会放射学分会护理学组,于2023年2月至3月通过问卷星对从事影像护理工作的护士发放电子调查问卷。本研究对可兼容植入性医疗器械的MRI检查临床应用情况、植入物材料、磁场场强、植入时长以及扫描时间的限定条件进行现状调查。数据收集完成后输入Excel 2016软件进行数据分析,计数资料采用频数、百分比(%)进行描述性统计分析。结果共有28个省、自治区、直辖市227家医院影像科护士填写有效问卷。对9类植入性医疗器械的临床应用调查显示,75.00%以上的医院检查前要求患者或家属签字,81.01%的医院要求植入可兼容起搏器的临床医师签字,77.85%的医院要求携带说明书。其中人工关节、心脏支架、骨科内固定物行MRI检查的允许或部分允许医院数最多,分别占比为87.22%、86.79%和81.05%。电子人工耳蜗行MRI检查的允许或部分允许医院数最少,占比为31.28%。除输液港外,其他8类植入性医疗器械医院要求扫描磁场≤1.5 T的占比在64.71%~83.15%之间。限制植入时间>3周的占比在63.01%~92.96%之间。限制扫描时间≤15 min的占比为28.32%~39.44%。结论目前国内各医院对9类植入性医疗器械的临床应用及临床适应条件存在不同。建立全国统一性、同质性的临床安全评估及临床应用标准对影像科护士的临床安全筛查和判断有一定的指导意义。

植入式脑机接口设备的磁共振兼容安全性讨论

脑机接口(brain-computer interface,BCI)设备是神经刺激和记录的重要工具,在神经疾病的诊断和治疗以及脑机接口系统的神经活动传递方面具有潜在的广泛应用前景。同时,磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是记录全脑信号的有效且无创的技术之一,可以提供大脑结构的细节和激活模式图。结合BCI设备,特别是植入式BCI的神经刺激/记录与MRI的无创检测功能,被认为对解析脑功能具有重要意义。然而,这种结合对植入式BCI接口器件的组成材料和结构提出了特殊要求。该文首先对植入式BCI设备与MRI在交互使用时可能引发的安全隐患进行了归纳和梳理;然后,从安全隐患产生的源头,特别是植入体内的关键组件如金属电极及导线等,分析问题并整理总结了当前研究中的应对策略;最后,简要讨论了国内外磁共振安全性监管法规,并提出了改善相关产品磁共振兼容安全性的发展方向。

磁共振场强及序列选择对金属植入物伪影大小影响探讨

目的比较不同场强不同序列伪影的差异。方法制作钛合金水模,分别在1.5 T和3.0 T MRI扫描仪上采用矢状位快速自旋回波(TSE)-T1、TSE-T2、TSE的短反转时间的反转恢复(STIR)的脂肪抑制、TSE的频率选择饱和法(FS)抑制、梯度回波序列(GRE)/快速小角度激发(FLASH)、扩散加权成像(DWI)等常用序列扫描。分析扫描得到图像伪影特点及进行伪影大小测量。结果GRE/FLASH序列图像和DWI图像伪影最大,FS抑制序列得到图像伪影比STIR序列图像伪影大,各序列伪影形状也有差别。在不同场强下相同类型序列扫描伪影也不同,高场强伪影明显大于低场强伪影。同一场强不同序列伪影大小不同,同一类型序列3.0 T MRI图像伪影比1.5 T MRI图像伪影要大,差异有统计学意义(P<0.05)。结论可以通过场强选择、序列的选择来减少金属植入物磁共振扫描带来的伪影。

磁耦合谐振无线能量传输系统头部植入线圈对人体头部电磁辐射影响的研究

磁耦合谐振无线能量传输(Witricity)是一种新的无线能量传输技术,利用电磁耦合谐振原理实现中距离的电能无线传输,可定向传输能量,并且不受中间障碍物的影响,在体内植入器件领域具有很好的应用前景。本研究设计制作了一种适用于植入器件的小尺寸无线能量传输系统,通过MIMICS及HFSS软件分别建立人体头部三维数值模型以及体内植入线圈模型,应用时域有限差分(FDTD)方法,通过XFDTD软件计算头部比吸收率(SAR)及电场磁场强度。结果表明,应用Witricity技术对头部植入器件进行能量传输,人体头部10 gSAR平均值为9.262 7×10-6W/kg,电场磁场强度均方根最大值分别为4.64 V/m和0.057 A/m,均低于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的安全限值标准。

植入式医疗设备电磁共振无线能量传输系统天线对人体电磁辐射安全影响的研究

电磁耦合谐振式无线电能传输技术利用两个具有相同谐振频率、高品质因数的线圈,当其处于谐振状态时,通过电磁振荡、依靠非辐射场来实现能量的高效传输,因具有较好的距离、空间自由度和效率优势,成为人体植入式装置无线能量供给的创新方法。针对心脏起搏器能量无线传输问题,设计一种新型的植入式天线系统。为验证其人体辐射安全性,针对人体胸腔构建3层介质模型,应用时域有限差分(FDTD)方法,使用HFSS软件对胸腔比吸收率(SAR)进行数值仿真。结果表明,在线圈间距10 mm,中间具有0.1 mm空气层、0.2 mm皮肤层和约9.7 mm肌肉层,激励为9.17 MHz、1 W的条件下,利用这个天线系统对人体植入式设备进行无线能量传输,正常工作情况下10 g生物组织的平均SAR值为0.009W/kg,非正常工作情况下10 g生物组织的平均SAR值最大为0.823 W/kg,均低于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的安全标准,从而验证该植入式天线系统对人体影响的安全性。

金属置入物患者行3.0T MR检查的安全性探讨

目的:探讨金属置入物在超高场3.0T MR中的安全性,为该类患者MRI检查提供依据。方法:收集金属置入物患者40例,平均70.9岁。置入物包括节育环、人工股骨头、钛网,心脏支架、动脉支架等。置入到扫描时间:半年～5年,平均2年。扫描部位:头、脊柱、腹部、前列腺、血管等。3.0T MR扫描,扫描时间10～25min,平均15min。记录检查前、检查后即刻、检查后3d生理指标和不适症状,并作统计学分析。图像进行质量评估。结果:3个时间段生理指标稳定,无统计学意义(P>0.05)。全部病例未发生由检查引发的不良反应。图像符合诊断要求。结论:在确认金属置入物是非铁磁性或弱磁性的前提下,行3.0T M R检查是安全的。根据置入物情况选择感兴趣区能避免金属伪影干扰。

金属植入物在磁共振检查中的致升温效应及安全性分析

目的本文探讨金属植入物(钛合金金属植入物、不锈钢金属植入物)在磁共振扫描时产热效应的安全性。方法内有金属植入物的猪腿模拟带有金属植入物的人体,将已经标定的热敏电阻作为温度传感器插入金属植入物附近,进行磁共振扫描,通过数字万用表或自制电路采集热敏电阻的阻值或电压,通过阻(压)-温转换,从而间接测量金属植入物周围的温度变化。结果采用高精度万用表与自制电路获得的温度值接近。SE序列产热效应最大,钛合金和不锈钢植入物引起的组织附近平均升温分别约为0.5℃和1.5℃,且在各种序列扫描中,不锈钢升温结果均高于钛合金升温结果。结论携带有金属植入物的患者做磁共振检查有一定危险性,检查前一定要有专业医师评估。

Witricity系统对作用于人体胸腔电磁环境的研究(英文)

磁耦合谐振无线能量传输(Witricity)是2007年美国麻省理工学院(MIT)提出的一种新的无线能量传输技术。该技术利用电磁耦合谐振原理实现了中距离的电能无线传输,由于其可以定向传输能量,并且不受中间障碍物的影响,所以在体内植入器件领域具有很好的应用前景。本文设计制作出一种适用于植入器件的小尺寸无线能量传输系统,应用时域有限差分(FDTD)方法计算头部比吸收率(SAR)。结果表明,应用Witricity技术对胸腔植入器件进行能量传输,人体胸腔1g及10g SAR最大值分别为0.454 3W/kg和1.072 9W/kg,均低于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的安全限值标准。

金属植入物对1.5T磁共振扫描热效应的安全性影响

目的探讨金属植入物(钛合金和不锈钢)磁共振扫描热效应的安全性。方法制作金属植入物实验标本在1.5T磁共振下进行产热实验,记录数据结果;监测实际带金属植入物磁共振检查患者40例并记录监测结果。结果在磁共振检查前后实验标本上植入物附近局部组织温度均升高,钛合金组温度升高均值为(0.45±0.02)℃(t=13.0,P<0.01);不锈钢组温度升高均值为(0.75±0.04)℃(t=19.4,P<0.01)。金属植入物处在磁共振检查射频波作用下能够产热,其中不锈钢组产热大于钛合金组(P<0.01)。结论实验表明植入物处在磁共振射频波作用下能够产热,但在实验标本上产热使邻近组织温度升高均<1.0℃。

小功率无线电能传输系统谐振线圈设计优化

针对胶囊内镜微型化的发展趋势,采用MATLAB详细分析了PCB板平面螺旋线圈构成的无线电能传输系统中接收线圈的线间距、线宽、铜厚、线圈匝数等参数对于品质因数和传输效率的影响。在电源频率为13.56 MHz下,综合考虑各个方面对线圈的影响,得出优化参数如下:线间距为0.254mm、线宽为2.54mm、铜厚为35μm、线圈匝数为6匝。在优化线圈参数的基础上,详细分析了线圈距离对系统传输效率的影响,验证了PCB螺旋线圈应用于胶囊内镜无线供电的可行性。该优化结果对于研究小功率谐振式无线电能传输系统有一定的参考意义。

植入式人工心脏无线电能传输研究进展

人工心脏近年来发展迅速,在发达国家已逐渐成为末期心衰竭通用治疗手段。随着人工心脏性能不断提升,其经皮电缆感染问题已成为临床长期植入的瓶颈。无线电能传输是人工心脏理想的能量供给方式,但现有的磁感应经皮变压器和磁耦合谐振两种无线电能传输方案在传输距离、方位敏感性、可植入性和长期可靠性等方面还存在许多问题。回顾了人工心脏能量供给技术的变革,从临床需求出发总结了现有无线电能传输方案的优缺点,探讨了未来的发展方向。

符合最新标准牌号的金属植入物MRI扫描安全性研究

目的探讨最新标准牌号金属植入物MRI扫描安全性。方法选择螺钉、锁骨锁定板、桡骨锁定板、肱骨远端锁定板、胫骨髓内钉、股骨髓内钉、骨折重建钢板等,按材料成分分为钛合金组和不锈钢组。将金属植入物(钛合金、不锈钢)在1.5 T MRI下进行受力实验,测定磁场下的偏转角度。结果钛合金组和不锈钢组在1.5 T MRI待机状态下均受磁场吸引而受力偏转,钛合金组偏转角度4.60°±0.22°,不锈钢组偏转角度7.80°±0.25°,两者偏转角度差异有显著统计学意义(P<0.01)。不锈钢组偏转角度大于钛合金组,但两者都远小于45°。结论从受力情况看,最新标准牌号钛合金植入物和不锈钢植入物在1.5 T MRI待机状态下均受磁场吸引而受力偏转,但受到的磁力远小于自身重力。单从受力方面看,2种金属植入物在1.5 T MRI下检查是安全的。

频率选择饱和法技术和快速反转恢复技术在脊柱金属植入物患者MRI中应用

目的对比分析频率选择饱和法（FS）技术和快速反转恢复（TIRM）技术在脊柱金属植入物患者MRI中的优劣,探讨最佳脂肪抑制方法。方法选择23例脊柱金属植入物患者,其中男性11例,女性12例;年龄26~70岁,平均年龄55岁。采用Siemens Magnetom Trio 3.0 T MRI仪,分别使用FS技术和TIRM技术行MRI。采用主观法对图像质量进行评价,包括图像清晰度评分、抑脂均匀性评分和伪影评分。结果所有患者没有检查失败者。TIRM技术和FS技术所得图像清晰度评分分别为3.09±0.73、2.61±0.66,差异有统计学意义（t=2.331,P=0.024）;抑脂均匀性评分分别为3.04±0.88、2.13±0.63,差异有显著统计学意义（t=4.062,P〈0.01）;图像伪影大小评分分别为3.00±0.90、2.43±0.73,差异有统计学意义（t=2.335,P=0.024）。结论在脊柱金属植入物患者MRI检查中,TIRM技术可以减轻金属植入物MRI伪影、改善图像质量,具有较大的临床应用价值。

植入磁共振兼容心脏起搏器患者行CMR检查中的实践应用

目的探讨植入磁共振兼容心脏起搏器患者行心血管磁共振(Cardiovascular Magnetic Resonance,CMR)检查的临床应用。方法纳入2020年1月至2021年12月我院10例植入磁共振兼容心脏起搏器患者为研究对象,CMR检查前以图示法进行检查流程须知宣教;检查过程中医生、技师、护士、工程师四方配合保证流程顺利推进,扫描间隙完成必要护理操作,以及患者心理沟通;检查后行个体化访视,记录观察指标,进行统计学分析。结果10例植入磁共振兼容心脏起搏器患者均完成CMR检查,平均耗时(45±6)min,射频能量吸收率未超过标准上限。检查前后患者心率、血压无异常改变,起搏器无异常脉冲;整体检查流程配合满意度评分(4.4±0.6)分,患者对专业知识满意度最高。结论植入磁共振兼容心脏起搏器患者行CMR检查,需制定详尽的临床观察指标与相应流程配合,以此对患者安全保证和满意度提升起到积极作用。

比较优化STIR和IDEAL两种脂肪抑制技术在金属植入物MRI的应用价值

目的比较优化短反转恢复(Short TI Inversion Recovery,STIR)和三点非对称法脂肪抑制技术(Iterative Dixon of Water-fat with Echo Asymmetry and Least-squares Estimation,IDEAL)对金属植入物磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)图像质量的影响。方法选取腰椎金属内固定术后需行MRI检查的患者30例,行常规序列以及优化STIR、IDEAL序列扫描,通过对感兴趣区信号的强度值分别计算信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)和信噪比(Contrast to Noise Ratio,CNR),对数据结果做统计学分析;对脂肪抑制均匀性、金属伪影大小进行主观评价。结果优化STIR和IDEAL两种方法图像信噪比分别为:19.26±0.96、20.26±1.24(t=-2.94,P<0.01);图像噪声比分别为:7.03±0.94、8.28±0.97(t=-6.07,P<0.01);主观评分脂肪抑制的均匀性分别为:3.47±0.51、3.63±0.50(t=1.37,P>0.05);金属伪影的大小分别为:3.68±0.67,3.74±0.65(t=-0.57,P>0.05)。结论IDEAL技术在脂肪抑制均匀性、金属伪影、图像信噪比等图像质量方面和优化STIR脂肪抑制技术相当,并且可以得到更好的SNR和CNR。因此在机器条件允许的情况下,对于金属植入物的患者可以选择IDEAL脂肪抑制技术进行检查。

基于磁敏感的磁兼容金属植入物的正对比磁共振成像

在磁共振成像中,磁共振兼容金属植入物的磁化率较高,从而导致图像信号的缺失与失真,严重影响装置的精准定位和评估。2014年,有学者提出一种正对比成像方法,利用偏移180°回聚脉冲的自旋回波序列,结合特有的定量磁化率重建算法,重建出近距离放射颗粒的正对比图像。在此基础上,文章对该方法进行进一步扩展,在西门子3 T人体磁共振成像系统上,将该方法应用到活检针和过滤器等较大金属介入装置的正对比成像。活检针和过滤器水模磁共振成像实验结果表明,这种正对比成像方法可应用于较大的金属装置,有效地抑制了金属伪影,获得清晰的正对比图像,提高了装置定位和评估的精准度。

金属冠脉支架磁共振适用性研究

该文为研究金属冠脉支架磁共振适用性,以实验室测试为基础研究金属冠脉支架的磁共振适用性。金属冠脉支架磁共振适用性试验分为磁位移力试验、磁扭矩试验、致热试验和图像干扰试验四项。通过磁位移力值、磁扭矩值,温度升高值和图像畸变值来判断金属冠脉支架的退磁效果。因此利用该研究可以对金属冠脉支架磁共振适用性进行检测,并对其退磁效果进行评价。

金属冠脉支架磁共振适用性检测方法

目的:建立金属冠脉支架磁共振适用性实验平台,以实验室测试为基础,研究金属冠脉支架的磁共振适用性。方法:金属冠脉支架磁共振适用性试验分为四个部分,在3T磁共振环境下,分别进行磁位移力试验、磁扭矩试验、致热试验和图像干扰试验。结果:退磁效果好的金属冠脉支架,磁位移力小于其自身重力,磁扭矩小于其自身重力扭矩,温度升高值小,图像畸变值小。退磁效果不好的支架,磁位移力大于其自身重力,温度升高多,图像畸变值大。结论:实验平台可以对金属冠脉支架磁共振适用性进行检测,并对其退磁效果进行评价。

耳蜗植入患者接受MRI检查的兼容性及安全性(英文)

随着核磁共振成像(MRI)扫描使用的磁场加强,以及接受耳蜗植入(CI)的患者数目急剧增加,耳蜗植入患者接受MRI检查的兼容性和安全性越来越受到关注。本综述总结了MRI和CIs之间存在的相互作用,并评估了不同CI系统接受0.2,0.3,1.0,1.5,3.0 tesla(T)MRI检查的兼容性和安全性。总之,CIs是MRI检查的相对禁忌,耳蜗植入患者在接受MRI检查前必须对其风险进行严格评估,并采取有效的保护措施以保证受检者的安全。