3T下深部脑刺激患者的植入友好型MRI

Implant-Friendly MRI of Deep Brain Stimulation Patients at 3T

作者信息Nur Izzati Huda Zulkarnain, Alireza Sadeghi-Tarakameh, Jeromy Thotland, Noam Harel, Yigitcan Eryaman
PMID41862107
发布时间2026-03-18
DOI10.1016/j.neuroimage.2026.121867

实验完整度

包含体模验证、患者研究及离线热预测,涵盖功能验证(加热减少、伪影减少)和机制验证(电流抵消)。

主要模型

人形头部体模 单侧DBS患者 双侧DBS患者

重点核对

DBS电极型号:Medtronic Sensight model B33005 体模电导率和介电常数:0.45 S/m,78 温度探头放置位置:距远端触点2 mm 患者扫描时Reported B1+ RMS限制:2 μT 双侧IF模式参考电压缩放因子:1.53

摘要

引言:携带深部脑刺激(DBS)植入物的患者进行MRI检查因射频加热而存在显著安全风险。先前利用固有成像伪影的电流测量方法,通过双发射通道系统,沿单个电极减轻感应电流。本研究将其扩展到双侧DBS配置,并在单侧和双侧患者中展示了简化的植入友好型(IF)优化。方法:优化双侧IF模式,以减少两个电极上的RF感应电流,同时最大化整体B1,并在人形头部体模中进行了验证。在三位DBS患者(一例双侧,两例单侧)中演示了确定电极特异性和双侧IF模式的成像工作流程。使用2D-TSE比较了圆极化(CP)和IF模式的图像质量和伪影减少情况。结果:体模研究证实了IF优化的加热减少能力。在体模和患者研究中均观察到RF伪影减少。在单侧DBS病例中,IF优化完全消除了感应电流,而在双侧病例中,与CP激励相比,电流减少了高达74%。预扫描成像的总主动扫描时间小于6分钟。预扫描方案中的所有测量均直接在MRI控制台上进行,所需外部硬件极少。结论:本研究展示了一种实用的工作流程,用于DBS植入患者的实时电流分析和IF模式优化,有效减少RF感应加热和伪影,同时保持成像性能。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何利用标准双通道发射系统,在单侧和双侧DBS患者中实现植入友好型MRI,以减少射频感应电流和加热。
核心机制
通过MR基电流测量,分析各通道对电极电流的贡献,优化幅度和相位,使总电流最小化;对于双侧,最小化两电极间的最大电流。
主要证据
体模实验显示IF模式减少加热达74%;患者研究中,双侧IF模式减少电流47%(E1)和74%(E2),单侧IF模式完全消除电流;预测加热显示IF模式低于CP模式。
研究意义
该工作流程可在现有临床硬件上实现,总扫描时间<6分钟,有望提高DBS患者MRI的安全性,并可能支持更广泛的解剖和功能MRI应用。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体模验证双侧IF模式

验证双侧IF模式在体模中减少RF加热和伪影的有效性

使用人形头部体模,植入两根DBS电极,有三种配置,通过优化双侧IF模式,比较CP和IF模式的2D-TSE图像和温度变化。

2

患者中应用IF优化

在单侧和双侧DBS患者中演示IF优化工作流程,并评估伪影减少效果

对一例双侧和两例单侧DBS患者进行电流分析和IF优化。采用电极特异性IF模式(单侧)和双侧IF模式(双侧)。比较CP和IF模式的2D-TSE图像,调整参考电压以匹配有效B1+。

3

离线等效互阻抗校准

校准DBS电极的等效互阻抗(RDBS),以预测体内加热

测量不同介电特性体模中的RDBS,拟合线性模型,用于预测患者扫描中的加热。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
MAGNETOM PrismaSiemens Healthineers--
20通道头/颈接收线圈Siemens--
32通道头部接收线圈Siemens--
羟乙基纤维素凝胶----
Sensight模型B33005Medtronic IncB33005
荧光光纤温度探头Lumasense Technologies--
STBLumasense Technologies--
MATLAB R2022bThe MathWorks Inc--
Sim4lifeZurich Medtech--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
体模验证
DBS电极型号、体模电导率、介电常数、温度探头位置、双侧配置方式
阅读提示:Methods 2.1节及图1
患者研究
患者类型(单侧/双侧)、电极型号、扫描序列参数、B1 RMS限制、IF模式优化流程
阅读提示:Methods 2.2节及表1
RDBS校准
体模材料、介电特性、模拟电压、温度测量序列参数
阅读提示:Methods 2.3节