RF Encoding for Gradient-Free MRI

用于无梯度 MRI 的射频编码

基本信息

  • 批准号:
    10380178
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.01万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-15 至 2023-01-01
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary The goal of this project is to translate RF encoding methods developed in an R21 project to human imaging, by implementing them on a very low field human MRI scanner. Its successful completion will enable silent, low-cost and more portable MRI systems, leading to a substantial reduction in the cost of imaging and improved patient compliance and comfort. In conventional MRI, a received signal is localized to its spatial location of origin based on its temporal frequency, which is controlled using magnetic fields that are parallel to the main (B0) field of the scanner and vary linearly across space. There are many problems with these B0 gradient fields: they are loud and induce peripheral nerve stimulation, compromising patient comfort; they have relatively long switching times due to the high inductance of the coils; they require bulky cooling systems and customized amplifiers; and they are expen- sive, representing 25-30% of the cost of a clinical scanner. B0 gradient encoding also suffers from spatial errors due to concomitant terms, which increase with decreasing B0 field strength and will limit the performance of emerging portable and low-cost MRI systems. A potential solution to these problems is to replace B0 gradients with RF gradients, which are silent and low-cost. Unfortunately, in spite of its potential RF gradient encoding has not yet become a clinical or commercial success. This is largely due to the fact that no existing RF gradient encoding method offers the orthogonality between contrast development and spatial encoding that is enjoyed by B0 gradients, or a straightforward path to convert existing B0 gradient-based MRI scans to use RF encoding. The methods developed in this project are the first to meet these requirements, and will thus be the first truly viable RF gradient-based imaging methods. The central innovation of this project is to use the Bloch-Siegert (BS) shift to spatially encode the MRI signal. As with B0 gradients, this encoding mechanism is based on the application of phase shifts to magnetization directly in the transverse plane, and therefore does not modulate the magnitude of the transverse magnetization, leaving image contrast unaffected by spatial encoding. The first Aim of the project is to develop array and solenoid RF gradient coils and associated RF hardware to enable 2D and 3D Cartesian brain imaging on a human 0.0475 Tesla MRI scanner, including strategies for simultaneous RF transmission and reception to enable frequency encoding by BS shift. The second Aim is to develop and implement RF-encoded pulse sequences for brain imaging based on the BS shift, leveraging key developments from the R21 phase of the project including swept RF pulses for phase encoding, a theoretical basis and pulse sequence for BS frequency encoding, and RF pulses for RF gradient-based slice-selective excitation and slice-encoding. The third Aim is to develop image reconstructions and evaluate the encoding methods in human brain imaging. Successful completion of these Aims will establish the first viable fully RF-encoded human imaging system and pave the way for commercialization and clinical use.
项目摘要 该项目的目的是将RF在R21项目中开发的RF编码方法转换为人类成像,通过 在非常低的人类MRI扫描仪上实施它们。它的成功完成将使沉默,低成本 以及更多的便携式MRI系统,导致成像成本和改善患者的成本大大降低 合规性和舒适性。 在常规MRI中,基于其临时性 频率,使用平行于扫描仪的主(B0)字段的磁场控制。 跨空间线性变化。这些B0梯度领域有很多问题:它们响亮而影响力 周围神经刺激,损害患者的舒适感;由于他们的切换时间相对较长 线圈的高电感;他们需要笨重的冷却系统和定制的放大器;他们是eppen- Sive,占临床扫描仪成本的25-30%。 B0梯度编码还遭受空间错误 由于术语的术语,随着B0场强度的降低而增加,将限制 新兴便携式和低成本MRI系统。解决这些问题的潜在解决方案是替换B0梯度 带有RF梯度,它们是无声且低成本的。不幸的是,尽管有潜在的RF梯度编码 尚未成为临床或商业上的成功。这主要是由于没有现有的RF梯度 编码方法提供了对比度开发与空间编码之间的正交性 B0梯度,或将现有的基于B0梯度的MRI扫描转换为使用RF编码的直接路径。这 该项目中开发的方法是满足这些要求的第一个,因此将是第一个真正可行的 基于RF梯度的成像方法。 该项目的中心创新是使用Bloch-Siegert(BS)移动进行空间编码MRI 信号。与B0梯度一样,这种编码机制基于相移的应用到磁化 直接在横向平面中,因此不会调节横向磁化的大小, 留下不受空间编码影响的图像对比度。该项目的第一个目的是开发阵列和螺线管 RF梯度线圈和相关的RF硬件,以启用2D和3D笛卡尔大脑成像在人体上0.0475 特斯拉MRI扫描仪,包括简单RF传输和接收的策略以实现频率 通过BS Shift编码。第二个目的是为大脑开发和实施RF编码的脉冲序列 基于BS偏移的成像,利用项目的R21阶段的关键发展,包括RF 相位编码的脉冲,BS频率编码的理论基础和脉冲序列以及RF脉冲的脉冲 基于RF梯度的切片选择性兴奋和切片编码。第三个目的是开发图像重建 并评估人脑成像中的编码方法。这些目标的成功完成将建立 第一个可行的完全由RF编码的人类成像系统为商业化和临床使用铺平了道路。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

暂无数据

数据更新时间:2024-06-01

William A Grissom的其他基金

Discovery and Applied Research for Technological Innovations to ImproveHuman Health
改善人类健康的技术创新的发现和应用研究
  • 批准号:
    10841979
    10841979
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
Gradient-Free Quantitative MRI using a Combination of B1-Selective Excitation and Fingerprinting
结合使用 B1 选择性激励和指纹识别的无梯度定量 MRI
  • 批准号:
    10630200
    10630200
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
Gradient-Free Quantitative MRI using a Combination of B1-Selective Excitation and Fingerprinting
结合使用 B1 选择性激励和指纹识别的无梯度定量 MRI
  • 批准号:
    10390516
    10390516
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
RF Encoding for Gradient-Free MRI
用于无梯度 MRI 的射频编码
  • 批准号:
    10215520
    10215520
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
Fast Methods for Mapping Focused Ultrasound Pressure Fields
绘制聚焦超声压力场的快速方法
  • 批准号:
    9388181
    9388181
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
Three-Dimensional Patient-Tailored RF Pulses for Spin Echo Neuroimaging at 7 T
用于 7 T 自旋回波神经成像的三维患者定制射频脉冲
  • 批准号:
    8833279
    8833279
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
Three-Dimensional Patient-Tailored RF Pulses for Spin Echo Neuroimaging at 7 T
用于 7 T 自旋回波神经成像的三维患者定制射频脉冲
  • 批准号:
    9040161
    9040161
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
Array-Compressed Parallel Transmission for High Resolution Neuroimaging at 7T
用于 7T 高分辨率神经成像的阵列压缩并行传输
  • 批准号:
    10093035
    10093035
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
Three-Dimensional Patient-Tailored RF Pulses for Spin Echo Neuroimaging at 7 T
用于 7 T 自旋回波神经成像的三维患者定制射频脉冲
  • 批准号:
    8697577
    8697577
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
RF Encoding for Gradient-Free MRI
用于无梯度 MRI 的射频编码
  • 批准号:
    8828416
    8828416
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:

相似国自然基金

时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Fluency from Flesh to Filament: Collation, Representation, and Analysis of Multi-Scale Neuroimaging data to Characterize and Diagnose Alzheimer's Disease
从肉体到细丝的流畅性:多尺度神经影像数据的整理、表示和分析,以表征和诊断阿尔茨海默病
  • 批准号:
    10462257
    10462257
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
Bioethical, Legal, and Anthropological Study of Technologies (BLAST)
技术的生物伦理、法律和人类学研究 (BLAST)
  • 批准号:
    10831226
    10831226
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
High-resolution cerebral microvascular imaging for characterizing vascular dysfunction in Alzheimer's disease mouse model
高分辨率脑微血管成像用于表征阿尔茨海默病小鼠模型的血管功能障碍
  • 批准号:
    10848559
    10848559
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
A computational model for prediction of morphology, patterning, and strength in bone regeneration
用于预测骨再生形态、图案和强度的计算模型
  • 批准号:
    10727940
    10727940
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别:
GPU-based SPECT Reconstruction Using Reverse Monte Carlo Simulations
使用反向蒙特卡罗模拟进行基于 GPU 的 SPECT 重建
  • 批准号:
    10740079
    10740079
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.01万
    $ 36.01万
  • 项目类别: