Parallel beschleunigte MR Bildgebung zum Aufspüren entzündlicher Darmerkrankungen: Überprüfung geeigneter Pulssequenzen am Darmphantom und in vivo bei 1,5 T und 3,0 T

Abstract

Zusammenfassung Zur artefaktarmen Darstellung des Darms mittels MRT ist eine beschleunigte Bildakquisition und somit die Reduktion von Bewegungsartefakten durch die Darmperistaltik nötig. Durch eine Reduktion der Phasenkodierschritte mittels paralleler Bildgebungstechniken wurde eine Untersuchungszeitverkürzung erreicht. Theoretisch ist das SNR unter Verwendung der parallelen Bildgebung zur bei R=2 der Messzeit proportional, sodass es mit der Messzeitverkürzung zu einem Verlust des SNR kommt. Ziel der Studie war es zu prüfen, ob der CNR- und SNR-Verlust unter Verwendung paralleler Bildgebungstechniken tolerierbar ist und ob niedrigere oder höhere Magnetfeldstärken optimalere Ergebnisse erzielen. In dieser Studie wurde die Bildqualität anhand des SNR- und des CNR- Verhältnisses unter Verwendung paralleler Bildgebungstechniken verglichen. Zur Datenermittlung wurde ein selbstgebautes Kunststoffdarmmodel verwendet. Um die Ergebnisse auch auf den menschlichen Darm übertragen zu können, wurde ein weitgehend kongruentes Untersuchungsprotokoll an einem Probanden eingesetzt. Alle Untersuchungen erfolgten sowohl an einem 1,5 T und 3,0 T MRT- Ganzkörperscanner. In der Studie wurden die T1 FSE-, T2 FRFSE-, 2D Fiesta- und T1 fs GE-Sequenz in axialer sowie in coronarer Schichtorientierung, jeweils mit und ohne parallele Bildgebung durchgeführt. In Bezug auf den theoretisch zu erwartenden SNR-Verlust von ca. 30 % unter Verwendung paralleler Bildgebung hat sich für die Phantommessungen die T1 fs GE-Sequenz mit einem SNR-Verlust von 30 % in transversaler und 48 % in coronarer Schichtorientierung am geeignetsten gezeigt. Für die Probandmessungen hat sich die 2D Fiesta-Sequenz mit einem SNR-Verlust von 35 % in transversaler Schichtorientierung als am besten herausgestellt. Da der SNR-Verlust in coronarer Schichtführung hier jedoch bei ca. 90 % liegt, sollte für die coronare Schichtorientierung aber die T1 FSE- oder die T2 FRFSE-Sequenz mit insgesamt nicht signifikanten Ergebnissen bevorzugt verwendet werden. Unter Verdopplung der Feldstärke findet sich die theoretische Verdopplung für CNR/SNR bei der Phantommessung bei der T1 fs GE-Sequenz und liegt um ca. 90 %. Bei der Probandmessung stellte sich die 2D Fiesta-Sequenz mit mehr als doppelt so hohen CNR-Werten in transversaler und coronarer Schichtführung heraus. Nach Applikation eines Kontrastmittels zeigte sich die T1 fs GE-Sequenz als am besten geeignet. Nicht geeignet dagegen erscheint die FSE-Sequenz, da sich hier ein signifikant niedigeres CNR mit KM im Vergleich zu den Sequenzen ohne KM ergab. Insgesamt sind die Ergebnisse, unter Berücksichtigung der Halbierung der Untersuchungszeit, gut bis ausreichend und entsprechen weitgehend den Erwartungen und theoretischen Überlegungen. Abschließend festzuhalten ist, dass insgesamt bei den Phantom- und Probandmessungen die Gradientenechosequenzen den Spinechosequenzen überlegen sind und die axiale Schichtorientierung günstigere SNR und CNR-Werte ergab im Verglich zur coronaren Schichtorientierung.

Abstract For low-artifact MRI of the intestine, an accelerated image acquisition and thus the reduction of movement artifacts due to intestinal peristalsis is necessary. A reduction of examination time was achieved by reducing the phase encoding steps with use of the parallel imaging technique ASSET. In theory, by using parallel imaging techniques the SNR is proportional to the square root of the measuring time, so that with R=2 shortening of measuring time leads to a loss of SNR. The aim of the study was to examine whether the CNR and SNR loss can be tolerated by using parallel imaging and whether lower or higher magnetic field strengths achieve better results. In this study, the image quality was compared based on the SNR and CNR ratio using parallel imaging. For data acquisition a self-constructed intestine model was used. In order to transfer the results to the human intestine, a largely congruent examination protocol was used on a volunteer. All tests were performed on a 1.5 T and 3.0 T MRI full body scanner. In the study, the T1 FSE, T2 FRFSE, 2D Fiesta and T1 fs GE sequences were carried out in axial as well as coronal section orientation, each time with and without parallel imaging. With respect to the theoretically expected SNR loss of approximately 30% using parallel imaging, the T1 fs GE sequence with a SNR loss of 30% in transverse and 48% in coronal section orientation has proven most suitable. For the volunteer measurements the 2D Fiesta sequence with an SNR loss of 35% in the transverse section orientation was found as the best. However, as the SNR loss in coronal sectioning here is by 90%, the T1 FSE or T2 FRFSE sequence with overall non-significant results should be used for coronal section orientation. While doubling the field strength, the theoretical doubling for CNR/SNR with the phantom measurement occurs at the T1 fs GE sequence and is at about 90%. For proband measurements the 2D Fiesta sequence with more than twice as high CNR values in transverse and coronal sectioning stood out. After administration of a contrast agent, the T1 fs GE sequence showed as most suitable. Not suitable, however, appears to be the FSE sequence, as with contrast medium it resulted in a significant lower CNR, compared to sequences without contrast medium. Overall, considering the significant reduction of the examination time by 47%, the results are good to satisfactory and largely meet the expectations and theoretical considerations. Finally, it should be noted that overall in the phantom and proband measurements the gradient echo sequences were superior to the spin-echo sequences and the axial section orientation turned out more favorable than the coronal section orientation.