Improved Cardiac Shimusing Field Map Estimatefrom Multi-echo Dixon Method

Peter Kellman1, Saurabh Shah2, Diego Hernando3,

Sven Zuehlsdorff2, Andreas Greiser4, Renate Jerecic2

1National Institutes of Health, Bethesda, MD2Siemens Medical Solutions, Chicago, IL

3University of Illinois, Urbana, IL

4Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany

Motivation:for improved cardiac shim

•B0-field inhomogeneity affects images …

•GRE-EPI artifacts

•SSFP dark banding artifacts

•Chemical shift fat suppression

•T2* losses

•Rapid field variation across the heart

•caused by tissue-air interface & veins

Approach:Joint fat/water/field map estimates

•multi-echo GRE acquisition

•VARPRO solution for fat and water components  &fieldmap estimate

•parallel imaging reconstruction

•real-time, free-breathing, non-ECG gated 2D

• multi-slice acquisition, acquiring the volume in ≈ 7s

water & fat separation:multi-echo Non-linear Least Squares methods

multi-echo

dataset

VARPRO

Signal model:

ML cost function:

VARPRO formulation:

Sequence:real-time, multi-echo GRE

Typical parameters:

matrix size:64x48

parallel imaging:rate 2 (GRAPPA)

number of echoes:6  (monopolar readout)

bandwidth:900 Hz/pixel

TE (TR):1.2, 2.7, 4.3, 5.8, 7.3, 8.9 ms  (10.25 ms)

duration:246 ms/slice

spatial resolution:6.25 x 6.25 mm2 (8 mm thick with no gap)

# slices:20 slices typical (covering 160 mm)

1  2  3           M=48

      

N-echoes per PE line

Acquire auto-calibration data for parallel imaging

1       2      3      4      5       6       7       8      9      10     11    12     13    14     15     16    17     18     19    20

Slice

approx 7 sec

Volume coverage2d multi-slice

Improved cardiac shim

SSFP

cine

fieldmap

before

after

before

after

0

20

40

60

80

100

120

140

-300

-200

-100

0

100

profile position (mm)

frequency (Hz)

Real-time fieldmap estimatesfree breathing, non-triggered

fieldmap

(±200 Hz)

Fieldmap profiles across heartfor 50 repetitions using shimsequence.

magnitude

std = 4 Hz

Summary

•Approach to field map estimation

• multi-echo fat/water separation imaging

• low spatial resolution fieldmap

• non-triggered, free-breathing acquisition

• real-time with parallel imaging

•2d-multislice volume coverage

•Performance

• reliable and fast (<7.5 s / volume)

• relatively insensitive to cardio-respiratory phase