Lurie, David John

Ross, Peter James

English

Aberdeen University Research

 British Chapter ISMRM 20th Annual Scientific Meeting, Edinburgh, September 2014, pPP1B. Accelerated Field‐Cycling MRI using the Keyhole Technique P. James Ross and David J. Lurie Aberdeen Biomedical Imaging Centre, University of Aberdeen, AB25 2ZD, Scotland, UK www.ffc‐mri.org Introduction Fast Field‐Cycling MRI (FFC‐MRI)1 is an emerging technique that adds a new dimension to conventional MRI by making it possible to rapidly vary B0 during a pulse sequence. By doing this it is possible to observe how the NMR relaxation rates of biological tissues vary with magnetic field strength ‐ information which can be employed as a useful contrast mechanism. To date we have used FFC‐MRI to perform spatially‐selective relaxometry using an adapted PRESS sequence2 and also relaxometric imaging (a set of R1 images at a range of field strengths) using a gradient echo sequence. Relaxometric imaging collects more information than selected‐volume relaxometry but its application is limited by lengthy scan times, since the entirety of k‐space is acquired at each field strength. For high‐resolution imaging, or where images are collected at multiple evolution fields, scan times can become unacceptably long. In this work we have made use of the keyhole MRI technique3 in order to speed up FFC‐MRI. By collecting data for the whole of k‐space at the beginning of each scan and thereafter only updating the low spatial‐frequency region of k‐space with each subsequent field‐cycling experiment, contrast derived from the FFC technique is maintained while the scan time is dramatically reduced.  Methods Imaging was carried out on a home‐built, whole‐body, field‐cycling imager with a 59 mT detection field and a coaxial resistive offset magnet which provides field‐cycling capabilities4. The system uses a commercial console (MR Solutions, U.K.). For each experiment, reference saturation‐recovery and inversion‐recovery images were acquired at the detection field using a conventional gradient‐echo sequence. Following this, for each evolution field of interest, the central portion of k‐space was acquired using a field‐cycling inversion‐recovery gradient echo sequence. During the inversion recovery period B0 was rapidly switched to a different evolution field and Mz was allowed to relax at that field for an evolution period, typically of the order of T1. The field was then switched back to the detection field and the imaging sequence was performed. The data were then reconstructed by combining the initially‐acquired high spatial‐frequency part of k‐space with the “keyhole” central portion of k‐space, obtained at each evolution field value. In this way a full‐resolution image was constructed at each evolution field value, requiring a scan time of approximately 15% per image, compared to conventional imaging.   Results Comparison of field‐cycling images obtained using conventional methods (i.e. collecting all of k‐space) with those constructed using the keyhole method shows very little difference (Figure 1). The conventional scan took 128 seconds to collect, while the keyhole image took 20 seconds.   Conclusions This work has demonstrated that the keyhole technique can readily be applied to FFC‐MRI and used to obtain a 6‐fold or greater speed up in scan times while still retaining the same contrast as standard FFC‐MRI methods. The reduction in scan time will significantly improve the applicability of FFC‐MRI in volunteer and clinical studies, which we are currently working towards.  References [1] Lurie, D.J. et al., C.R. Physique 11, 136‐148, 2010.    [2] Pine, K.J. et al., Magn Reson Med, 63, 1698‐1702, 2010. [3] van Vaals J. et al., JMRI 3:671–5, 1993.  [4] Lurie, D.J. et al., Phys Med Biol, 43, 1877‐1886, 1998. Figure 1: Left: a conventional field‐cycling gradient echo 128x128 phantom image acquired using an evolution field of 40 mT.  Middle: keyhole image of the same phantom acquired at the same evolution field. Right: The difference of the two images. 

Accelerated Field‐Cycling MRI using the Keyhole Technique

https://aura.abdn.ac.uk/bitstream/2164/9241/1/abstract_ross_BCISMRM_2014.pdf

Accelerated Field‐Cycling MRI using the Keyhole Technique

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Aberdeen University Research