Novel MRI coil technology for safe imaging of children with implants

新型 MRI 线圈技术可对植入儿童进行安全成像

基本信息

  • 批准号:
    10639661
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 58.2万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-05-01 至 2026-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Abstract Magnetic resonance imaging (MRI) has revolutionized our approach to understanding human biology and pathology. Despite continuous advances, however, MRI remains largely inaccessible to a sizeable and growing group of patients who have conductive implants. The problem is exacerbated in children, for whom MR- conditional devices are not readily available, leaving this vulnerable population unable to receive the standard of care that they need the most, and excluding them from scientific inquiries when they are most advantageous. The major risk of MRI in patients with conductive implants is the RF heating of the tissue due to the antenna effect. This happens when the electric field of MRI scanner couples with the implanted device and amplifies the specific absorption rate (SAR) of the radiofrequency energy in the tissue surrounding the implant. MR-conditional implants have been approved by the FDA for adults, allowing patients to receive MRI under restricted conditions that assure safety. Regrettably, however, neither MRI vendors nor device manufacturers have established safe MRI methodologies for children with conductive implants. We propose to develop, validate, and deploy a novel multi-platform MRI coil technology that allows ultra-fast and high-resolution MRI to be safely performed in children with conductive implants regardless of the implant location in their bodies. Our solution is based on the idea that through innovative engineering we can control local electric fields generated by MRI on a case-by-case basis, thus avoiding interactions with the individual's implanted device wherever it happens to be in the body. Our preliminary results show that this technique can achieve a 20- fold reduction in RF heating of cardiac implantable electronic devices (CEIDs), as well as implants of central nervous system (CNS) such as EcoG electrodes and Vagus Nerve Stimulation (VNS) devices. Such reduction in RF heating is sufficient to support all clinical and research sequences of interest in brain and body imaging. Here we propose to take this proof-of-concept to the next level and develop, implement, validate, and deploy the first reconfigurable patient-adjustable (RPA) MRI coil technology tailored for imaging infants and young children. Specifically, we propose to 1) Develop and validate a patient-adjustable rotating MRI transmit coil that eliminates RF heating in children with cardiac and CNS implants, and 2) Develop age-optimized close-fitting head and body receive arrays that integrate with the rotating coil and determine the range of imaging parameters that allow safe deployment of the ensemble coil system in children with implants. We are a multidisciplinary team including experts in MRI biophysics, instrumentation, and safety assessment, clinicians with expertise and resources in pediatric radiology and pediatric surgery, as well as MRI vendors and industry partners. If successful, our work brings state-of-the-art MRI accessible to children with implants. This will allow methodical analysis of device parameters in emerging applications, improve our understanding of existing indications, and brings unrestricted standard-of-care to pediatric patients with devices.
抽象的 磁共振成像 (MRI) 彻底改变了我们理解人类生物学和 病理。然而,尽管不断取得进步,MRI 仍然基本上无法被大量且不断增长的人群所接受。 一组有导电植入物的患者。这个问题在儿童中更为严重,对于他们来说 MR- 有条件的设备并不容易获得,导致这一弱势群体无法达到医疗标准 关心他们最需要的,并在他们最有利的时候将他们排除在科学探究之外。 对于植入导电植入物的患者来说,MRI 的主要风险是天线对组织造成的射频加热 影响。当 MRI 扫描仪的电场与植入的设备耦合并放大时,就会发生这种情况 植入物周围组织中射频能量的比吸收率 (SAR)。 MR-有条件的 植入物已获得 FDA 批准用于成人,允许患者在受限条件下接受 MRI 确保安全。然而遗憾的是,无论是 MRI 供应商还是设备制造商都没有建立安全保障体系。 适用于带有导电植入物的儿童的 MRI 方法。 我们建议开发、验证和部署一种新颖的多平台 MRI 线圈技术,该技术允许超快速和 无论植入位置如何,都可以对植入导电植入物的儿童安全地进行高分辨率 MRI 在他们的身体里。我们的解决方案基于这样的理念:通过创新工程,我们可以控制本地电力 MRI 根据具体情况生成磁场,从而避免与个人植入的相互作用 设备位于身体的任何地方。我们的初步结果表明,该技术可以实现 20- 心脏植入式电子设备 (CEID) 以及中枢植入物的射频加热减少成倍 神经系统 (CNS),例如 EcoG 电极和迷走神经刺激 (VNS) 设备。这样的减少 射频加热足以支持大脑和身体成像中所有感兴趣的临床和研究序列。 在这里,我们建议将这一概念验证提升到一个新的水平,并开发、实施、验证和部署 首个专为婴幼儿成像而定制的可重构患者可调 (RPA) MRI 线圈技术。 具体来说,我们建议 1) 开发并验证患者可调节的旋转 MRI 发射线圈,该线圈消除了 对植入心脏和中枢神经系统的儿童进行射频加热,2) 开发适合年龄的贴身头部和身体 接收与旋转线圈集成的阵列,并确定允许安全的成像参数范围 在有植入物的儿童中部署整体线圈系统。 我们是一个多学科团队,包括 MRI 生物物理学、仪器和安全评估方面的专家, 拥有儿科放射学和儿科外科专业知识和资源的临床医生,以及 MRI 供应商和 行业合作伙伴。如果成功,我们的工作将为植入植入物的儿童带来最先进的核磁共振成像技术。这 将允许对新兴应用中的器件参数进行系统分析,提高我们对 现有的适应症,并为使用设备的儿科患者带来不受限制的护理标准。

项目成果

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