Wybrane aspekty mające istotny wpływ na dokładność określania czasu relaksacji podłużnej T1 w systemie MR

• Autorzy: Truszkiewicz Adrian , Aebisher David , Bartusik-Aebisher Dorota

Warianty tytułu

EN

Selected aspects that have a significant impact on the accuracy of determining the longitudinal relaxation time T1 in the MR system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Każde ciało lub zjawisko można scharakteryzować pewną skończoną liczbą wielkości, które to je opisują. Ich poznanie będące wynikiem doświadczeń i obserwacji pozwala nam wnioskować zarówno o nim samym, jak również o jego wpływie na otoczenie lub też konsekwencji dla niego, jakie wypływają z otoczenia. Wyniki tych obserwacji i doświadczeń przyjmują bardzo często wyniki liczbowe, rzadziej są to wartości opisowe, ale wszystkie je można określić wspólnym mianem pomiarów. Nauka zajmująca się pomiarami to metrologia, a ona sama ze względu na swoje cechy jest podstawą wszystkich dyscyplin opartych na doświadczeniu. Obiektywność, jednoznaczność, ilościowa prezentacja uzyskanych wyników i – co chyba najważniejsze – możliwość szacowania niepewności wyniku pomiaru powodują, iż metrologia pozostaje w ścisłym związku z postępem technologicznym. Niniejsza praca będzie traktować o aspektach metodologicznych związanych z pomiarami czasów relaksacji w systemach rezonansu magnetycznego (MR). Samo zjawisko MR jest szeroko poznanym i opisanym. W dzisiejszej dobie zajmuje ono podstawowe miejsce w wielu dziedzinach nauk biologiczno-chemicznych. Jednakże największe usługi zdaje się ono oddawać na polu medycyny. Mnogość sekwencji, coraz to nowsze metody analizy odbieranego z cewek sygnału pozwalają na obrazowanie ludzkiego ciała, jak również wgląd w jego zmiany na poziomie komórkowym.

EN

Everybody or phenomenon can be characterized by a certain number of quantities that describe it. Their cognition as a result of experiences and observations allows us to infer both about himself and about his influence on the environment or the consequences for him that result from the environment. The results of these observations and experiments very often take numerical results, less often they are descriptive values, but all of them can be described together as measurements. The science dealing with measurement is metrology, and it is the basis of all experiential disciplines because of its characteristics. Objectivity, unambiguity, quantitative presentation of the obtained results and, perhaps most importantly, the possibility of estimating the uncertainty of the measurement result make metrology closely related to technological progress. This paper will discuss the methodological aspects influencing metrological aspects which are closely related to the measurements of relaxation times in magnetic resonance imaging (MR) systems. These aspects are the influence of the temperature difference between the in vivo and in vitro studies and the choice of sequence parameters and in particular the TR repetition time on the T1 time score. The MR phenomenon itself is widely known and described. Today it occupies a fundamental place in many fields of biological and chemical sciences. However, it seems to provide the greatest service in the field of medicine. The multitude of sequences, newer and newer methods of analyzing the signal received from the coils allow for the imaging of the human body as well as the insight into its changes at the cellular level.

Słowa kluczowe

PL

rezonans magnetyczny; czas relaksacji podłużnej; T1; relaskometria

EN

magnetic resonance imaging; longitudinal relaxation time; T1; relaxometry

• Wydawca: Indygo Zahir Media
• Czasopismo: Inżynier i Fizyk Medyczny
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 10, nr 5
• Strony: 373--377
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., wykr.

Twórcy

autor

Truszkiewicz Adrian

• Zakład Fotomedycyny i Chemii Fizycznej, Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski, Al. mjr. W. Kopisto 2a, 35-959 Rzeszów

autor

Aebisher David

• Zakład Fotomedycyny i Chemii Fizycznej, Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski, Al. mjr. W. Kopisto 2a, 35-959 Rzeszów

autor

Bartusik-Aebisher Dorota

• Zakład Biochemii i Chemii Ogólnej, Instytut Nauk Medycznych, Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski, Warzywna 1A, 35-310 Rzeszów, tel. [phone]

Bibliografia

• 1. H. Wang, M. Zhao, J.L. Ackerman, Y. Song: Saturation-inversion-recovery: A method for T1 measurement, J Magn Reson., 274, 2017, 137-143. doi: 10.1016/j.jmr.2016.11.015. Epub 2016 Nov 27. PMID: 27918897; PMCID: PMC5183529.
• 2. D.M. Grant, R.K. Harris (eds.): Encyclopedia of Nuclear Magnetic Resonance, Wiley, New York, 1995.
• 3. K. Munn, D.M. Smith: A NMR Technique for the Analysis of Pore Structure: Numerical Inversion of Relaxation Measurements, J Colloid Interface Sci., 19, 1987, 117-126.
• 4. A. Truszkiewicz, D. Aebisher, D. Bartusik-Aebisher: Składowe ośrodka jako czynnik zakłócający wynik pomiaru czasu relaksacji T1, Inżynier i Fizyk Medyczny, 9, 2020, 391-395.
• 5. A. Truszkiewicz, D. Aebisher, D. Bartusik-Aebisher: Wpływ szumu i jakości sygnału na pomiar czasu relaksacji podłużnej T1, Inżynier i Fizyk Medyczny, 10, 2021, 205-209.
• 6. M.E. Mirchej: Proton spin relaxation by paramegnetic molecular oxygen, Institute of Oceanography, University of British Columbia, Vancuver, British Columbia, October 1964.
• 7. M.A. Cooper, T.D. Nguyen, P. Spincemaille, M.R. Prince, J.W. Weinsaft, Y. Wang: How accurate is MOLLI T1 mapping in vivo? Validation by spin echo methods, PLoS One., 11; 9(9), 2014:e107327, doi: 10.1371/journal.pone.0107327. PMID: 25211243; PMCID: PMC4161413.
• 8. K. Krynicki: Proton spin-lattice relaxation in pure water between 0°C and 100°C, Physica, 32(1), 1966, 167-178, doi:10.1016/0031-8914(66)90113-3.
• 9. K. Hong, D. Kim: MOLLI and AIR T1 mapping pulse sequences yield different myocardial T1 and ECV measurements, NMR Biomed., 27(11), 2014, 1419-1426, doi: 10.1002/nbm.3221. PMID: 25323070; PMCID: PMC4226275.
• 10. Z. Bentatou, T. Troalen, M. Bernard, M. Guye, L. Pini, A. Bartoli, A. Jacquier, F. Kober, S. Rapacchi: Simultaneous multi-slice T1 mapping using MOLLI with blipped CAIPIRINHA bSSFP, Magn Reson Imaging, 15, 2020, S0730-725X(19)30796-9, doi: 10.1016/j.mri.2020.03.006. Epub ahead of print. PMID: 32304799.
• 11. E. Bluemke, D. Bulte, A. Bertrand, B. George, R. Cooke, K.Y. Chu, L. Durrant, V. Goh, C. Jacobs, S.M. Ng, V.Y. Strauss, M.A. Hawkins, R. Muirhead: Oxygen-enhanced MRI MOLLI T1 mapping during chemoradiotherapy in anal squamous cell carcinoma, Clin Transl Radiat Oncol., 22, 2020, 44-49, doi: 10.1016/j.ctro.2020.03.001. PMID: 32211520; PMCID: PMC7082428.
• 12. Y.J. Cho, W.S. Kim, Y.H. Choi, S.B. Lee, S. Lee, J.E. Cheon, M. Paek, S. Woo: Validation and feasibility of liver T1 mapping using free breathing MOLLI sequence in children and young adults, Sci Rep., 10(1), 2020, 18390, doi: 10.1038/s41598-020-74717-2. PMID: 33110134; PMCID: PMC7591907.
• 13. C.G. Xanthis, S. Bidhult, A. Greiser, K. Chow, R.B. Thompson, H. Arheden, A.H. Aletras: Simulation-based quantification of native T1 and T2 of the myocardium using a modified MOLLI scheme and the importance of Magnetization Transfer, Magn Reson Imaging, 48, 2018, 96-106, doi: 10.1016/j.mri.2017.12.020. Epub 2017 Dec 26. PMID: 29288037.
• 14. T. Rogers, D. Dabir, I. Mahmoud, T. Voigt, T. Schaeffter, E. Nagel, V.O. Puntmann: Standardization of T1 measurements with MOLLI in differentiation between health and disease--the ConSept study, J Cardiovasc Magn Reson., 15(1), 2013, 78, doi: 10.1186/1532-429X-15-78. PMID: 24025486; PMCID: PMC3847466.
• 15. F.S. Raman, N. Kawel-Boehm, N. Gai, M. Freed, J. Han, C.Y. Liu, J.A. Lima, D.A. Bluemke, S. Liu: Modified look-locker inversion recovery T1 mapping indices: assessment of accuracy and reproducibility between magnetic resonance scanners, J Cardiovasc Magn Reson., 15(1), 2013, 64, doi: 10.1186/1532-429X-15-64. PMID: 23890156; PMCID: PMC3733695.
• 16. J. Shao, D. Liu, K. Sung, K.L. Nguyen, P. Hu: Accuracy, precision, and reproducibility of myocardial T1 mapping: A comparison of four T1 estimation algorithms for modified look-locker inversion recovery (MOLLI), Magn Reson Med., 78(5), 2017, 1746-1756, doi: 10.1002/mrm.26565. Epub 2016 Dec 4. PMID: 27917529; PMCID: PMC5457913.
• 17. S.K. Piechnik, V.M. Ferreira, A.J. Lewandowski, N.A. Ntusi, R. Banerjee, C. Holloway, M.B. Hofman, D.M. Sado, V. Maestrini, S.K. White, M. Lazdam, T. Karamitsos, J.C. Moon, S. Neubauer, P. Leeson, M.D. Robson: Normal variation of magnetic resonance T1 relaxation times in the human population at 1.5 T using ShMOLLI, J Cardiovasc Magn Reson., 15(1), 2013,13, doi: 10.1186/1532-429X-15-13. PMID: 23331520;PMCID: PMC3610210.
• 18. K. Chow, Y. Yang, P. Shaw, C.M. Kramer, M. Salerno: Robust free-breathing SASHA T1 mapping with high-contrast image registration, J Cardiovasc Magn Reson., 18(1), 2016, 47, doi: 10.1186/s12968-016-0267-9. PMID: 27535744; PMCID: PMC4989502.
• 19. T. Tirkes, X. Zhao, C. Lin, A.J. Stuckey, L. Li, S. Giri, D. Nickel: Evaluation of variable flip angle, MOLLI, SASHA, and IR-SNAPSHOT pulse sequences for T1 relaxometry and extracellular volume imaging of the pancreas and liver, MAGMA, 32(5), 2019, 559-566, doi: 10.1007/s10334-019-00762-2. Epub 2019 Jun 4. PMID: 31165353; PMCID: PMC6765435.
• 20. G. Nordio, M. Henningsson, A. Chiribiri, A.D.M. Villa, T. Schneider, R.M. Botnar: 3D myocardial T1 mapping using saturation recovery, J Magn Reson Imaging, 46(1), 2017, 218-227, doi: 10.1002/jmri.25575. Epub 2017 Feb 2. PMID: 28152227; PMCID: PMC5518207.
• 21. S. Larmour, K. Chow, P. Kellman, R.B. Thompson: Characterization of T1 bias in skeletal muscle from fat in MOLLI and SASHA pulse sequences: Quantitative fat-fraction imaging with T1 mapping, Magn Reson Med., 77(1), 2017, 237-249, doi: 10.1002/mrm.26113. Epub 2016 Feb 10. PMID: 26860524.
• 22. G. Nordio, A. Bustin, F. Odille, T. Schneider, M. Henningsson, C. Prieto, R.M. Botnar: Faster 3D saturation-recovery based myocardial T1 mapping using a reduced number of saturation points and denoising, PLoS One, 15(4), 2020, e0221071, doi: 10.1371/journal.pone.0221071. PMID: 32275668; PMCID: PMC7147792.
• 23. J.F. Heidenreich, A.M. Weng, J. Donhauser, A. Greiser, K. Chow, P. Nordbeck, T.A. Bley, H. Köstler: T1 – and ECV-mapping in clinical routine at 3 T: differences between MOLLI, ShMOLLI and SASHA, BMC Med Imaging, 19(1), 2019, 59, doi: 10.1186/s12880-019-0362-0.PMID: 31370821; PMCID: PMC6676542.
• 24. E. Gezmiş, C. Peebles, A. Flett, A. Abbas, S. Harden, J. Shambrook: Comparison of MOLLI and ShMOLLI in Terms of T1 Reactivity and the Relationship between T1 Reactivity and Conventional Signs of Response during Adenosine Stress Perfusion CMR, Balkan Med J., 37(5), 2020, 260-268, doi: 10.4274/balkanmedj.galenos.2020.2019.12.161. Epub 2020 Apr 22. PMID: 32319279; PMCID: PMC7424177.
• 25. N. Child, G. Suna, D. Dabir, M.L. Yap, T. Rogers, M. Kathirgamanathan, E. Arroyo-Ucar, R. Hinojar, I. Mahmoud, C. Young, O. Wendler, M. Mayr, B. Sandhu, G. Morton, M. Muhly-Reinholz, S. Dimmeler, E. Nagel, V.O. Puntmann: Comparison of MOLLI, shMOLLLI, and SASHA in discrimination between health and disease and relationship with histologically derived collagen volume fraction, Eur Heart J Cardiovasc Imaging, 19(7), 2018, 768‑776, doi: 10.1093/ehjci/jex309. PMID: 29237044.
• 26. B.T. Costello, F. Springer, J.L. Hare, A. Gerche, L. Iles, A.H. Ellims, B. Schmitt, A.J. Taylor: SASHA versus ShMOLLI: a comparison of T1 mapping methods in health and dilated cardiomyopathy at 3 T, Int J Cardiovasc Imaging, 33(10), 2017, 1551-1560, doi: 10.1007/s10554-017-1134-y. Epub 2017 Jun 6. PMID: 28589482.
• 27. S.K. Piechnik, V.M. Ferreira, E. Dall’Armellina, L.E. Cochlin, A. Greiser, S. Neubauer, M.D. Robson: Shortened Modified Look-Locker Inversion recovery (ShMOLLI) for clinical myocardial T1-mapping at 1.5 and 3 T within a 9 heartbeat breathhold, J Cardiovasc Magn Reson., 12(1), 2010, 69, doi: 10.1186/1532-429X-12-69. PMID: 21092095; PMCID: PMC3001433.
• 28. S. Roujol, S. Weingärtner, M. Foppa, K. Chow, K. Kawaji, L.H. Ngo, P. Kellman, W.J. Manning, R.B. Thompson, R. Nezafat: Accuracy, precision, and reproducibility of four T1 mapping sequences: a head-to-head comparison of MOLLI, ShMOLLI, SASHA, and SAPPHIRE, Radiology, 272(3), 2014, 683-689, doi: 10.1148/radiol.14140296. Epub 2014 Apr 4. PMID: 24702727; PMCID: PMC4263641.
• 29. https://pl.wikipedia.org/wiki/Cia%C5%82o_ludzkie (dostęp: 20.10.2021 r.).