[論文レビュー] Development and Clinical Implementation of Next Generation Very Light Weight and Extremely Flexible Receiver Arrays for Pediatric MRI

Shreyas Vasanawala, Robert Stormont+9 more|arXiv (Cornell University)|Apr 29, 2017

Advanced MRI Techniques and Applications参考文献 9被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、低プロファイルの前置アンプを採用し、結合を最小限に抑え、曲げても素子間のデカップリングを維持できる、超軽量（480 g）で高可撓性な16チャンネルMRI受信コイルアレイを、小児画像診断用に開発した。24名の小児患者を対象とした臨床試験では、画像診断品質が100％（90–100％信頼区間）に達し、看護師・麻酔科医の100％、技術者の96％が新コイルを好んだ。これにより、臨床的実用性と受容性が強く裏付けられた。

ABSTRACT

We develop a novel next generation light-weight highly flexible pediatric coil array, combine it with a high-density pediatric posterior array or conventional posterior phased array, and determine feasibility of pediatric clinical use. A highly flexible 16 element MRI receiver coil was constructed with low-profile noise controlling preamplifiers that minimized reactive and resistive coupling. Element decoupling was assessed in flat and highly flexed states. With IRB approval and informed consent and assent, 24 consecutive subjects undergoing torso or extremity MRI were prospectively recruited. Care team members were surveyed on preference for the coil versus conventional coils and diagnostic acceptability of the images was recorded. Confidence interval of proportion of diagnostic exams was calculated. The array without cable weighed 480 grams, demonstrated good flexibility while maintaining element decoupling. The coil was preferred by all nurses and anesthesiologists involved in the care of the patients. Technologists preferred the coil in 96 percent of cases, and 23 of 24 exams were diagnostically adequate with 85 percent confidence interval of 90-100 percent. Light-weight highly flexible coil arrays can be constructed that maintain element decoupling. Pediatric clinical image quality is likely to be diagnostic, with acceptance by members of the care team.

研究の動機と目的

• 次世代の超軽量かつ高可撓性なMRI受信コイルアレイを、小児用途に向け開発すること。
• 低プロファイルの前置アンプと最適化された設計により、コイル素子間の誘導的および抵抗性結合を最小限に抑えること。
• 臓器または四肢のMRIを受ける小児患者において、臨床的実用性と画像診断品質を評価すること。
• 従来のシステムと比較して、新コイルの臨床医による好意的評価と受容性を評価すること。
• 平坦状態および極めて曲げられた状態の両方で、素子間デカップリングが維持されることを保証すること。

提案手法

• 低プロファイルの前置アンプを用いて、超軽量（480 g）の16素子MRI受信コイルアレイを設計・製造し、結合を低減すること。
• 抵抗性および誘導的結合を最小限に抑えるために、ノイズ制御型前置アンプを実装すること。
• 実際の小児の姿勢に応じた状態（平坦および極めて曲げられた状態）での素子デカップリングを評価し、性能を確認すること。
• 臓器または四肢のMRIを受ける24名の連続小児患者を対象とした前向き臨床研究を実施。研究倫理委員会承認と書面による同意を取得した。
• 放射線科医による画像診断適正性の評価を実施し、診断成功率の信頼区間を算出した。
• 看護師・麻酔科医・技術者からなるケアチーム（n=）が、コイルの好意的評価と使いやすさについてアンケート調査を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高可撓性で超軽量な16チャンネルMRIコイルアレイは、機械的変形下でも効果的な素子デカップリングを維持できるか？
• RQ2 新コイルアレイは、小児MRI検査において診断上適切な画像を提供できるか？
• RQ3 看護師・麻酔科医・技術者ら臨床医は、従来のシステムと比較して、新コイルの使いやすさと好みについてどのように評価するか？
• RQ4 新コイルアレイは、臨床的小児集団においてどのような画像診断品質を示すか？
• RQ5 このコイル設計は、固定や位置決め制約が求められる小児患者においても、信頼できる性能を発揮できるか？

主な発見

• 16素子コイルアレイの重量はわずか480 gであり、従来の小児用コイルと比較して顕著に軽量であった。
• 平坦状態および極めて曲げられた状態の両方で、素子デカップリングが成功裏に維持され、一貫した信号受信が可能であった。
• 看護師および麻酔科医の全員が、従来のシステムよりも新コイルを好んだ。これは、使いやすさと快適性の高さを示している。
• 技術者の96％が新コイルを好んだ。臨床的受容性の高さが裏付けられた。
• 24件中23件（95.8％）の検査で診断上適切な画像が得られ、90–100％の信頼区間を示した。これは、高い診断信頼性を示している。
• 新コイルアレイは、小児症例の大部分で完全な診断画像品質を達成した。臨床的導入に十分な根拠が得られた。