スペクトル事前微調整パルスで小型速度回復を使用したバランスの取れたSSFP様の定常状態イメージング

目的：バランスの取れた定常状態の自由歳差運動（BSSFP）の潜在的な代替手段として、最近、小型チップ高速回復（STFR）イメージングが提案されています。STFRは、調整された「チップアップ」無線周波数パルスに依存して、BSSFPとして同等の信号レベルを達成しますが、バンディングアーティファクトと過渡振動を減らし、磁化予算パルスと互換性があります。以前のSTFR実装では、B0フィールドマップから計算された累積位相に空間的に調整された2次元または3次元パルスを使用し、定常状態のSTFR信号にT2*の重み付けが含まれています。ここでは、空間的に調整されたパルスを、ターゲット周波数範囲に事前に計算された最近導入されたスペクトル選択的な「事前巻き」パルスに置き換えることを提案します。提案された「Spectral-STFR」シーケンスは、BSSFPと同様のT2/T1強調画像を生成しますが、バンディングの減少と潜在的に他の利点があります。 理論と方法：シミュレーションを使用したスペクトルSTFRの定常状態の信号特性、およびファントムとヒトのボランティア実験を調査しました。 結果：私たちのシミュレーションと実験結果は、スペクトルSTFR配列がBSSFPと同様の信号レベルと組織のコントラストを持っているが、異なる組織にわたってより広いパスバンドとより一貫したバンディングプロファイルを持っていることを示しました（たとえば、低フリップアングルのバンドエッジではそれほど超高強力な信号）。電波周波数透過中に小さな先端角近似が保持されるように、スペクトル無線周波数パルスの設計には注意が必要です。 結論：Spectral-STFRは、BSSFPと同様の組織コントラストを持っていますが、パス帯域全体でより広いパスバンドとより一貫した脳脊髄液/脳組織のコントラストがあります。Spectral-STFRシーケンスは、一部のアプリケーションではBSSFPの潜在的な代替手段です。空間的に調整されたSTFRシーケンスと比較して、Spectral-STFRは事前に計算され、実際には実装が容易であり、より均一な画像コントラストと最小限のT2*の重みがある可能性があります。

PURPOSE: Small-tip fast recovery (STFR) imaging has been proposed recently as a potential alternative to balanced steady-state free precession (bSSFP). STFR relies on a tailored "tip-up" radio-frequency pulse to achieve comparable signal level as bSSFP, but with reduced banding artifacts and transient oscillations, and is compatible with magnetization-preparation pulses. Previous STFR implementations used two-dimensional or three-dimensional pulses spatially tailored to the accumulated phase calculated from a B0 field map, making the steady-state STFR signal contain some T2* weighting. Here, we propose to replace the spatially tailored pulse with a recently introduced spectrally selective "pre-winding" pulse that is precomputed to a target frequency range. The proposed "spectral-STFR" sequence produces T2/T1-weighted images similar to bSSFP, but with reduced banding and potentially other benefits. THEORY AND METHODS: We investigated the steady-state signal properties of spectral-STFR using simulations, and phantom and human volunteer experiments. RESULTS: Our simulation and experimental results showed that the spectral-STFR sequence has similar signal level and tissue contrast as bSSFP, but has a wider passband and more consistent banding profiles across different tissues (e.g., less hyperintense signal at band edges for low flip angles). Care is needed in designing the spectral radio-frequency pulse to ensure that the small tip angle approximation holds during radio-frequency transmission. CONCLUSION: Spectral-STFR has similar tissue contrast as bSSFP but a wider passband and more consistent cerebrospinal fluid/brain tissue contrast across the passband. The spectral-STFR sequence is a potential alternative to bSSFP in some applications. Compared to a spatially tailored STFR sequence, spectral-STFR can be precomputed, is easier to implement in practice, and potentially has more uniform image contrast and minimal T2* weighting.