Low-Field Magnetic Resonance Imaging

• Published in: RöFo : Fortschritte auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen und der bildgebende Verfahren Vol. 192; no. 6; pp. 537 - 548
• Main Author: Klein, Hans-Martin
• Format: Journal Article
• Language: English; German
• Published: Stuttgart · New York Georg Thieme Verlag KG 01.06.2020
• Subjects: Forecasting; Health Physics; Humans; Image Enhancement - methods; Magnetic Resonance Imaging - methods; Magnetic Resonance Imaging - trends; Patient Safety; Review; Signal-To-Noise Ratio; MR imaging; safety; technical aspects; physics
• ISSN: 1438-9029; 1438-9010
• DOI: 10.1055/a-1123-7944

Abstract Background  For more than two decades, the focus of technological progress in MRI was restricted to systems with a field strength of 1.5 T and higher. Low- and mid-field MRI systems, which offer some specific advantages, are vanishing from the market. This article is intended to initiate a re-evaluation of the factor ‘field strength’ in MR imaging. Method  Literature review was carried out using MEDLINE database (via Pubmed) over a time span from 1980 to 2019 using free-text and Medical Subject headings (MeSH). Article selection was based on relevance and evidence. Results and Conclusion  Low-field MR systems are meanwhile rare in clinical imaging. MRI systems with a lower field strength provide a reduced signal-noise ratio (SNR) and spectral differentiation. However, these systems offer a variety of advantages: Shorter T1 relaxation, better T1 contrast, fewer metal artifacts, reduced susceptibility and chemical shift artifacts, fewer dielectric effects, better tissue penetration, less RF-power deposition, fewer ‘missile effects’, reduced effect on biomedical implants such as shunt valves, less energy and helium consumption. If we free ourselves from the constraints of high-field strength, we are able to offer multiple medical, economic and ecologic advantages to our patients. The development of high-quality low-field MRI is possible and necessary. Key Points:   Static magnetic field strength is only one of many parameters influencing image quality in MR imaging. Lower field strength results in a lower signal-to-noise ratio (SNR). Modern MR systems offer technical tools to improve signal strength and reduce noise. This makes it possible to provide a diagnostic SNR at a lower field strength. Low-field MR systems offer important advantages which have to be made available to our patients. Citation Format Klein H-M. Low-Field Magnetic Resonance Imaging. Fortschr Röntgenstr 2020; 192: 537 – 548 Zusammenfassung Hintergrund  Seit mehr als zwei Dekaden liegt der Schwerpunkt der Entwicklung in der MRT-Tomografie im Bereich von Systemen mit Feldstärken von 1,5 T und mehr. MR-Tomografen mit Feldstärken unter 0,5 T, die eine Reihe von spezifischen Vorteilen bieten, sind aus dem klinischen Alltag nahezu verschwunden. Der Artikel soll eine Neubewertung der Bedeutung des Faktors „Feldstärke“ anregen. Methode  Die Literaturrecherche erfolgte in der Datenbank Medline (PubMed) im Suchzeitraum 1980–2019 mittels Freitext- und Schlagwortsuche (MeSH). Die Auswahl der Artikel erfolgte entsprechend der Relevanz und, sofern verfügbar, dem Evidenzgrad. Ergebnisse und Schlussfolgerung  Nachteile von MRT mit geringerer Feldstärke sind ein geringeres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) sowie eine reduzierte spektrale Differenzierung. Dafür bieten diese Systeme eine Vielzahl von Vorteilen, die derzeit nicht oder nicht genügend genutzt werden: Kürzere T1-Relaxationszeit, besserer T1-Kontrast, weniger Metallartefakte, weniger Suszeptibilitätsartefakte, geringere dielektrische Effekte, bessere Gewebetransmission, geringere HF-Energiebelastung, weniger Gefährdung durch Anziehung metallischer Objekte („missile effects“), geringerer Effekt auf biomedizinische Implantate wie Shuntventile etc., geringerer Energieverbrauch, geringerer oder kein Heliumverbrauch. Wenn wir uns von der Vorstellung befreien, dass nur MRT mit mehr als 1,5 T Feldstärke klinisch geeignet sind, können wir eine Vielzahl medizinischer, ökonomischer und ökologischer Vorteile für unsere Patienten verfügbar machen. Die Entwicklung hochwertiger MRT mit geringerer Feldstärke ist möglich und notwendig. Kernaussagen:   Feldstärke ist einer von vielen Parametern, die die Bildqualität beeinflussen. Geringere Feldstärken erzeugen ein geringeres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Moderne MR-Tomografen bieten Möglichkeiten, das Signal zu steigern und das Rauschen zu minimieren. Damit kann das diagnostisch erforderliche SNR bei geringerer Feldstärke erreicht werden. Niederfeld-MRT bieten wichtige Vorteile, die dem Patienten nicht vorenthalten werden dürfen. Zitierweise Klein H-M. Low-Field Magnetic Resonance Imaging. Fortschr Röntgenstr 2020; 192: 537 – 548