B0 inhomogeneity imposes imaging artifacts on CMR images and compromises the reliability of popular B0-sensitive sequences such as SSFP at 3T. B0 shimming is the standard way to improve the B0 field. However, motion-induced field inhomogeneity is an unknown factor in routine practice and compromises B0 shimming. Here, we adopted a motion-resolved mGRE CMR sequence to investigate the cardiac B0 field perturbation caused by cardiac and respiratory motion. We found that respiratory motion has more impact on field inhomogeneity. We recommend acquiring a field map for shimming under an end-expiration breath-hold for better shimming and imaging at 3T CMR.

Introduction: Late gadolinium enhancement (LGE) is the gold standard for myocardial viability imaging, recommended by all major cardiology societies. In this study, we aimed to develop a time-efficient viability imaging technique utilizing a dynamic contrast enhancement(dDCE) model to shorten the LGE wait time, provide quantitative measures of the contrast washout procedure, and potentially enable a fast and quantitative mean for scar imaging. Methods: A canine study(n=10) was conducted on reperfused myocardial infarction(MI). A dDCE model using dynamic post-contrast T1 maps was adopted to depict the contrast washout process. dDCE maps were reconstructed using the whole dataset(dDCE 30min ) and a 5-minute subset of the T1 maps(dDCE 5min ). To test the dDCE models for shortening the LGE wait time, LGE dDCE images were synthesized using the dDCE 5min maps and compared to the clinical LGE images. Remote and MI dDCE parameters on dDCE 30min and dDCE 5min maps were compared to test the model's ability to extract physiological features. Results: dDCE 30min and dDCE 5min map showed a good visuospatial difference between remote and MI(Fig. 1A) and no quantitative difference (Fig.1B). v e and PS showed a significant elevation in MI than in remote (61.12±13.65% vs 13.43±5.00%, P =0.018; 44.62±21.40mL/g/min vs 0.42±0.55mL/g/min, P =0.018, respectively). v p and F p were significantly decreased in MI than in remote (4.17±2.06% vs 10.85±3.77%, P =0.02; 1.11±0.32mL/g/min vs 1.51±0.42mL/g/min, P =0.04, respectively). Representative LGE and LGE dDCE images showed high agreement in the presence of MI (Fig. 2A). Bland-Altman analysis showed good agreement between LGE and LGE dDCE images for the measurement of infarct area (bias, -1.74 ± 6.60 %, Fig. 2B) and transmuraltiy (bias, 1.86 ± 2.73 %, Fig. 2C). The simple liner regression showed strong correlations between LGE and LGE dDCE images for the infarct area (R 2 , 0.95; slope, 0.93, P <0.01; Fig. 2D) and transmurality (R 2 , 0.97; slope, 0.93, P <0.01; Fig. 2E). ROC analysis showed that the AUC was 0.97 (95% CI: 0.94 to 1.00) (Fig. 2F). Increased lesion-blood pool contrast by 10 folds on dDCE images improved subendocardial MI detection (Fig.3). Conclusions: The developed dDCE model provides comparable viability assessment ability to the standard LGE images without the prolonged wait time and reflects MI pathophysiological changes. It shows the potential for a rapid and quantitative myocardial viability imaging protocol using cardiac magnetic resonance.

Introduction: T2* cardiac MRI (CMR) is the standard for detecting hemorrhagic myocardial infarction (MI). However, the conventional T2* CMR (2D breath-held, ECG-gated, multi-gradient-echo T2*) can suffer from limited spatial resolution and multiple motion artifacts. We developed a time-efficient, fully ungated, free breathing, 3D T2* mapping method for detecting and characterizing hemorrhagic MI (hMI). Methods: Our approach, developed using a low-rank tensor framework, was tested in a canine model with reperfused hMI. Animals (n=5) underwent CMR 3 days after reperfusion. Short-axis, conventional 2D and proposed 3D T2*-w images, and the corresponding LGE images were acquired in a 3T CMR system. T2* maps (8 echoes, 1.41-15.44 ms) were constructed using mono-exponential fitting. IMH extent was determined by measuring the weighted sum of the imaging slices with hypointense regions (based on ‘mean-2SD’ criterion) within the LGE positive territories. Image quality was assessed by two CMR experts using a Likert scale (1 – poor; and 5 - excellent). Results: Figure 1 shows representative conventional 2D, proposed 3D T2* images, along with LGE image for reference. T2* image scores were higher with the proposed than the conventional approach: 3.5 ± 0.5 (conventional) vs 3.8 ± 0.3 (proposed), p<0.05. IMH extent measured using the two approaches provided equivalent IMH extent (see Fig. 2) under stable imaging conditions. Conclusions: The proposed 3D T2* mapping can provide much needed improvement in image quality compared to conventional 2D T2* CMR for detection of hemorrhagic MI without the need for breath holding or cardiac gating, both of which are known problems in acute MI patients. Provided imaging conditions are favorable, we also found that the proposed and conventional methods yield equivalent estimates of IMH extent. Additional studies are needed to evaluate the benefits of the proposed approach in clinical setting.

Motivation: Myocardial Blood Volume (MBV) is an important factor in the progression of cardiac pathologies. Goal(s): We proposed to combine a motion-resolved cardiac high-dynamic-range quantitative susceptibility mapping (HDR-QSM) approach with ferumoxytol (an iron-based intravascular contrast agent) to accurately measure myocardial blood volume (MBV). Approach: HDR-QSM was prescribed in pigs with and without AMI after ferumoxytol administration to investigate the cyclic MBV changes and infarct-induced MBV redistribution in AMI. Results: Significant MBV difference was observed between systolic and diastolic phases between healthy and infarcted hearts. Impact: Ferumoxytol-enhanced cardiac QSM has the potential to accurately quantify motion resolved MBV in healthy and diseased hearts.

Motivation: To explore various stages of myocardial pathophysiology and improve prediction and interception of disease progression by capturing myocardial T2* variations across cardiac cycle. Goal(s): To establish a framework that operates independently of ECG- and respiratory-gating, enabling cinematic, whole-heart myocardial T2*-mapping in mouse models. Approach: A tailored framework was developed using modified Multi-Gradient-Echo (MGE) sequence and Low-Rank-Tensor (LRT) reconstruction technique. In vivo study was performed. Results: Our preliminary findings demonstrate the feasibility of flow-compensated, free breathing, fully ungated, cardiac motion-resolved, whole heart and whole cardiac cycle coverage CINE imaging and T2* mapping in healthy and diseased mice heart. Impact: The differences in myocardial T2* obtained for wild-type mice and HCM model provide a new metric &Delta;T2*,rel for myocardial tissue characterization, and springboard to inform on the different stages of myocardial pathophysiology and improve prediction and interception of disease progression.