High-Resolution Functional Cardiac MR Imaging using Density-Weighted Real-Time Acquisition and a Combination of Compressed Sensing and Parallel Imaging for Image Reconstruction

Zusammenfassung

Ziel: Ziel dieser Studie war es, hochaufgelöste MR-Bildgebung mit dichtegewichteter Echtzeit-Datenaufnahme (DE) und einer Bildrekonstruktion aus Compressed Sensing (CO) und paralleler Bildgebung durchzuführen. Material und Methoden: Die Messungen wurden an einem 3T-Ganzkörpersystem, das mit einer 32-Kanalspule ausgerüstet ist, durchgeführt. Eine eindimensionale dichtegewichtete Spin-Warp-Technik mit unterschiedlichen Abständen zwischen benachbarten Phasenkodierschritten wurde implementiert. Die beiden Beschleunigungstechniken Compressed Sensing und parallele Bildgebung wurden nacheinander angewendet. Aus einem vollständigen kartesischen k-Raum wurde zunächst ein 4-fach gleichmäßig unterabgetasteter k-Raum erzeugt. Für jede zeitliche Phase wurde zusätzlich eine unterschiedliche dichtegewichtete Unterabtastung mit dem Beschleunigungsfaktor 2,1 gewählt. Es wurden sowohl Simulationen mit Daten einer herkömmlichen In-vivo-Cine-Untersuchung durchgeführt als auch eine Echtzeit-Akquisition implementiert und für In-vivo-Messungen des menschlichen Herzens eingesetzt. Ergebnisse: DECO-Echtzeitbilder mit paralleler Akquisition der Funktion des menschlichen Herzens konnten aufgenommen werden. Der Beschleunigungsfaktor von 8,4, der es erlaubt, die hohe räumliche und zeitliche Auflösung einer segmentierten Cine-Bildgebung beizubehalten, konnte ohne wesentliche Rauschverstärkung in der Rekonstruktion erreicht werden. Schlussfolgerung: Die DECO-Bildgebung mit paralleler Akquisition ermöglicht, die notwendigen Beschleunigungsfaktoren zu erreichen, um eine Echtzeit-Aufnahme der Herzfunktion anzufertigen. Dabei wird eine Bildqualität erreicht, die mit der einer getriggerten Cine-Bildgebung vergleichbar ist.

Abstract

Purpose: The aim of this study was to perform high-resolution functional MR imaging using accelerated density-weighted real-time acquisition (DE) and a combination of compressed sensing (CO) and parallel imaging for image reconstruction. Materials and Methods: Measurements were performed on a 3 T whole-body system equipped with a dedicated 32-channel body array coil. A one-dimensional density-weighted spin warp technique was used, i. e. non-equidistant phase encoding steps were acquired. The two acceleration techniques, compressed sensing and parallel imaging, were performed subsequently. From a complete Cartesian k-space, a four-fold uniformly undersampled k-space was created. In addition, each undersampled time frame was further undersampled by an additional acceleration factor of 2.1 using an individual density-weighted undersampling pattern for each time frame. Simulations were performed using data of a conventional human in-vivo cine examination and in-vivo measurements of the human heart were carried out employing an adapted real-time sequence. Results: High-quality DECO real-time images using parallel acquisition of the function of the human heart could be acquired. An acceleration factor of 8.4 could be achieved making it possible to maintain the high spatial and temporal resolution without significant noise enhancement. Conclusion: DECO parallel imaging facilitates high acceleration factors, which allows real-time MR acquisition of the heart dynamics and function with an image quality comparable to that conventionally achieved with clinically established triggered cine imaging.

Key words

cardiac - imaging sequences - MR imaging

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