Hintergrund: Die kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie (CMR) ist ein etabliertes diagnostisches Verfahren für kardiovaskuläre Erkrankungen. Sequenzen mit später Kontrastmittelanreicherung (Late Gadolinium Enhancement, LGE) erlauben eine genaue Gewebedifferenzierung bezüglich myokardialer Fibrosen. Das Vorhandensein auch kleiner Narben- bzw. Fibrosenareale korreliert dabei mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität. Eine genaue Detektion von LGE ist daher für die Risikostratifizierung und Therapieplanung kardialer Erkrankungen essentiell. In dieser Arbeit werden verschiedene multi-slice LGE-Sequenzen mit einer segmentierten LGE-Sequenz verglichen. Hierfür wurden Patienten mit ischämischen und nicht-ischämischen kardialen Erkrankungen ausgewählt, namentlich koronare Herzkrankheit (KHK), hypertrophe Kardiomyopathie (HCM) bzw. linksventrikuläre Hypertrophie (LVH) und Myokarditis.
Methoden: Es wurden insgesamt 328 Patienten in eine prospektive klinische Studie eingeschlossen. Alle Untersuchungen wurden an einem 1,5 Tesla MRT-Gerät durchgeführt. Mindestens sieben Minuten nach Gabe eines Gadolinium-haltigen Kontrastmittels in gewichtsadaptierter Dosis (0,2 mmol/kg) wurden drei LGE-Sequenzen in randomisierter Reihenfolge akquiriert: eine segmentierte fast low-angle shot (FLASH) phase-sensitive inversion recovery (PSIR) Sequenz in sog. Single-Slice/Single- Breath-Hold-Technik als Referenzstandard, eine multi-slice steady-state free precession (SSFP)-IR-Sequenz in Atemanhalte sowie eine multi-slice SSFP-PSIR- Sequenz sowohl in Atemanhalte (bh) als auch in freier Atmung (nonbh). Die Bilddaten wurden hinsichtlich qualitativen (Bildqualität, Signal- und Contrast-to- Noise-Ratio) und quantitativen Parametern (LGE-Massen, Akquisitionszeiten) ausgewertet.
Ergebnisse: Die endgültige Stichprobengröße umfasste 298 Patienten (n=203 KHK, n=50 HCM/LVH, n=45 Myokarditis). Bei insgesamt 247 der Patienten wurde in der Referenzsequenz positives LGE detektiert (176 der KHK-Patienten, 39 der HCM/LVH- Patienten und 32 der Myokarditis-Patienten). Die mittlere detektierte LGE-Masse betrug in der FLASH-PSIR 8,96±10,64 g. Der Vergleich der multi-slice Sequenzen erbrachte gegenüber dem Referenzstandard keine signifikanten Unterschiede (SSFP- IR 8,69±10,75 g vs. SSFP-PSIR bh 9,05±10,84 g vs. SSFP-PSIR nonbh 8,85±10,71 g). Die höchsten Werte bei Bildqualität (1,38±0,59) und Contrast-to-Noise-Ratio (137,8±103,7) wurden jeweils von der SSFP-PSIR-Sequenz erzielt. Die Akquisitionszeiten waren bei allen multi-slice Sequenzen signifikant kürzer im Vergleich zum Referenzstandard (FLASH-PSIR 361,52±95,33 s vs. SSFP-IR 23,36±7,15 s vs. SSFP-PSIR bh 21,95±6,42 s vs. SSFP-PSIR nonbh 21,62±5,52 s). Das Vorhandensein von Arrhythmien oder eine freie Atmung bei den multi-slice Sequenzen zeigte keinen Einfluss auf die detektierte LGE-Masse.
Zusammenfassung: Diese Studie konnte zeigen, dass die getesteten multi-slice LGE-Sequenzen äquivalent zur bisher verwendeten segmentierten Referenzstandard-Sequenz sind, unabhängig von einer ischämischen oder nicht-ischämischen Genese der Narben/Fibrosen. Die multi-slice Sequenzen sind aufgrund der erzielten Ergebnisse eine gute Alternative zur etablierten FLASH-PSIR-Sequenz, insbesondere auch bei arrhythmischen Patienten oder Patienten, die zu suffizienten Atemanhalten nicht in der Lage sind. Außerdem kann durch die Zeitersparnis der multi-slice Sequenzen die Effizienz von CMR-Untersuchungen gesteigert werden.
Background: Cardiovascular magnetic resonance imaging (MRI) is an established diagnostic method for cardiovascular diseases. Especially sequences based on late gadolinium enhancement (LGE) provide good differentiation of myocardial fibrosis. Even small lesions of fibrotic myocardium predict higher morbidity and mortality. Therefore an accurate detection of LGE is necessary for risk stratification and therapy of cardiovascular diseases. This study compares three different multi-slice LGE sequences to the segmented reference standard method in patients with underlying ischemic and non-ischemic cardiovascular diseases: coronary artery disease (CAD), hypertrophic cardiomyopathy (HCM) as well as left ventricular hypertrophy (LVH) and myocarditis.
Methods: 328 patients were prospectively enrolled. All scans were performed at 1.5 Tesla MRI. At least seven minutes after administration of gadolinium-based contrast agent in weight-adopted dose (0.2 mmol/kg) three LGE sequences were acquired in a randomized order: a segmented fast low-angle shot (FLASH) phase-sensitive inversion recovery (PSIR) sequence in single-slice/single-breath-hold technique which served as reference standard, a multi-slice steady-state free precession (SSFP)-IR sequence with one breath hold and a multi-slice SSFP-PSIR sequence both with one breath hold (bh) and while free breathing (nonbh). The images were analyzed regarding qualitative (signal and contrast to noise ratio, image quality) and quantitative parameters (LGE mass, acquisition time).
Results: The data of 298 patients were analyzed for the study (n=203 CAD, n=50 HCM/LVH, n=45 myocarditis). 247 patients had detectable LGE in the reference standard sequence (176 patients with CAD, 39 patients with HCM/LVH and 32 patients with myocarditis, respectively). Mean detected LGE mass was 8,96±10,64 g in FLASH- PSIR. Multi-slice sequences showed no significant differences to the reference standard (SSFP-IR 8.69±10.75 g vs. SSFP-PSIR bh 9.05±10.84 g vs. SSFP-PSIR nonbh 8.85±10.71 g). Highest image quality (1.38±0.59) and contrast to noise ratio (137.8±103.7) were detected in SSFP-PSIR. Acquisition times were significantly shorter in all multi-slice sequences compared to reference standard (FLASH-PSIR 361.52±95.33 s vs. SSFP-IR 23.36±7.15 s vs. SSFP-PSIR bh 21.95±6.42 s vs. SSFP-PSIR nonbh 21.62±5.52 s). Mean LGE mass was not affected by presence of arrhythmias or by free breathing on multi-slice sequences.
Conclusions: This study showed equivalence between tested multi-slice LGE sequences and segmented reference standard, independent from ischemic or non-ischemic cause of myocardial fibrosis. Due to obtained results, the tested multi-slice sequences represent a possible alternative to established segmented FLASH-PSIR, especially in patients with arrhythmias or insufficient breath hold capacity. Moreover the efficiency of cardiovascular MRI can be increased due to shorter acquisition times of multi-slice sequences.
