インシデントに共同で適合し、B1+フィールドを散在させることにより、転送マトリックスを介したMRIベースの伝達関数決定

目的：MRIベースの伝達関数（TF）決定の純粋に実験的な方法が提示されています。TFは、入射接線電界をその先端の散乱電界に関連付けることにより、線形インプラントの放射性周波数加熱の可能性を特徴づけます。以前に導入された転送マトリックス（TM）を利用して、MR測定可能な量、つまりB1+および転送の位相分布からのみトランスファー関数を決定します。この手法は、より現実的な状況でTFを評価する可能性のあるMRベースの方法に向けた専用の実験セットアップを使用して、ファントムベースのTF評価の現在の慣行を拡張できます。 理論と方法：ワイヤーのようなインプラントの周りのB1+の大きさと転移位相分布の分析的記述は、TMに基づいて導出されました。このモデルでは、バックグラウンドフィールドは、球状および円筒形の高調波の重ね合わせを使用して説明されていますが、転送マトリックスは、以前に導入された減衰波モデルを使用してパラメーター化されます。この分析的説明を使用して、測定されたB1+分布に基づいて転送マトリックスと転送関数を推定できます。 結果：TFは、2つのモックアップインプラントについて正常に決定されました。20cmの裸の銅線と、それぞれ4つの異なる軌道でそれぞれ両方のエンディングで10 mmの絶縁を除去した20 cmの絶縁銅線。測定されたTFSは、シミュレーションから決定された参照と、すべてのTFの間で0.96を超える相関係数を持つ別々の実験との強い相関を示しています。シミュレートされたTFと比較して、推定された先端フィールドの最大偏差は、それぞれ裸の断熱ワイヤで9.4％および12.2％です。 結論：MRI実験を使用して、医療インプラントのTFを測定する方法が開発されました。インシデントと散乱したB1+分布を転送マトリックスに基づく分析的説明を共同で適合させると、2つのテストインプラントのTFを正確に決定できます。提示された方法は、シミュレートされたデータからの入力はもはや必要ではないため、原則として、テスト動物または死体のTFを測定するために使用できます。

PURPOSE: A purely experimental method for MRI-based transfer function (TF) determination is presented. A TF characterizes the potential for radiofrequency heating of a linear implant by relating the incident tangential electric field to a scattered electric field at its tip. We utilize the previously introduced transfer matrix (TM) to determine transfer functions solely from the MR measurable quantities, that is, the B1+ and transceive phase distributions. This technique can extend the current practice of phantom-based TF assessment with dedicated experimental setup toward MR-based methods that have the potential to assess the TF in more realistic situations. THEORY AND METHODS: An analytical description of the B1+ magnitude and transceive phase distribution around a wire-like implant was derived based on the TM. In this model, the background field is described using a superposition of spherical and cylindrical harmonics while the transfer matrix is parameterized using a previously introduced attenuated wave model. This analytical description can be used to estimate the transfer matrix and transfer function based on the measured B1+ distribution. RESULTS: The TF was successfully determined for 2 mock-up implants: a 20-cm bare copper wire and a 20-cm insulated copper wire with 10 mm of insulation stripped at both endings in respectively 4 and 3 different trajectories. The measured TFs show a strong correlation with a reference determined from simulations and between the separate experiments with correlation coefficients above 0.96 between all TFs. Compared to the simulated TF, the maximum deviation in the estimated tip field is 9.4% and 12.2% for the bare and insulated wire, respectively. CONCLUSIONS: A method has been developed to measure the TF of medical implants using MRI experiments. Jointly fitting the incident and scattered B1+ distributions with an analytical description based on the transfer matrix enables accurate determination of the TF of 2 test implants. The presented method no longer needs input from simulated data and can therefore, in principle, be used to measure TF's in test animals or corpses.