Kardiovaskuläre MRT bei 1.5 und 3.0 Tesla unter Verwendung von dynamischen SSFP- und statischen "Black-Blood"-Sequenzen, mit und ohne den Einsatz paralleler Bildgebungstechniken

Abstract

Die kardiale MRT erfordert eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung bei möglichst kurzer Messzeit. Aufgrund physiologischer Limitationen seitens des Patienten ist die Nutzung immer schnellerer und stärkerer Gradientensysteme limitiert. Die Hochfeld-MRT bei 3.0 T und der Einsatz paralleler Bildgebungstechniken (pMRT) besitzen das Potenzial, die Anwendbarkeit und Effektivität der kardialen MRT weiter zu steigern, bedingt durch ein höheres Grundsignal sowie eine deutliche Verkürzung der Untersuchungszeit bei gleichzeitig möglicher höherer räumlicher und/oder zeitlicher Auflösung. Nachteilig ist vor allem eine erhöhte Energiedeposition im Gewebe und Artefaktanfälligkeit bei 3.0 T sowie die Verringerung der Signalstärke bei der pMRT. Der komplementäre Einsatz von 3.0 T und der pMRT ermöglicht es theoretisch, diese Nachteile zu überwinden. Bei 20 Probanden wurden Cine-SSFP- und „Black-Blood“-FSE-Sequenzen akquiriert mit der Fragestellung der generellen Durchführbarkeit der kardialen MRT bei 3.0 T, der Anwendbarkeit der pMRT bei 1.5 T und 3.0 T und der bestehenden Unterschiede zwischen beiden Feldstärken und Akquisitionsmodi („konventionell“/parallel) hinsichtlich quantitativer und qualitativer Ergebnisse. Die vorliegende Studie zeigt die generelle Anwendbarkeit von 3.0 T in der kardialen MRT ohne und mit Einsatz der pMRT auf. Bei 3.0 T fand sich sowohl bei Cine-SSFP- als auch den FSE- Sequenzen ein SNR- und CNR-Zuwachs in Abhängigkeit von der verwendeten Sequenzart, der Wichtung, der Scanebene und des jeweiligen Herzsegments. Bei beiden Feldstärken war die Bildqualität konventionell akquirierter Bilder im Mittel gut bis sehr gut, bei tendenziell schlechterer Bildqualität bei 3.0 T, bedingt durch das vermehrte Auftreten von Artefakten. Es zeigte sich eine Abhängigkeit der Bildqualität von der Wichtung und dem verwendeten Sequenztyp. Der Einsatz der pMRT führte bei beiden Feldstärken zu einer signifikanten Messzeitverringerung. Bei 1.5 T wiesen die konventionell und mit pMRT akquirierten Bilder eine gute bis sehr gute Bildqualität auf ohne signifikanten Unterschied. Aufgrund vermehrter Artefakte bei 3.0 T mit pMRT war die Bildqualität schlechter als bei 3.0 T konventionell, jedoch ausreichend für eine diagnostische Beurteilung. Der Vergleich zwischen konventioneller MRT bei 1.5 T und 3.0 T mit pMRT zeigte, dass der mit pMRT verbundene Signalverlust durch das höhere Grundsignal bei 3.0 T gegenüber 1.5 T mehr als kompensiert werden kann. Die kardiale MRT bei 3.0 T ohne und mit Einsatz der pMRT ist somit durchführbar und geeignet ist für die Beantwortung diagnostischer Fragestellungen und ermöglicht bei weiterem Optimierungsbedarf eine Verbesserung der Geschwindigkeit der Bildakquisition, der Effizienz des Untersuchungsablaufs und schließlich des Patientenkomforts.

Cardiac MRI demands a high spatial and temporal resolution at scan duration as low as possible. The use of faster and stronger gradient coils is limited by physiologic constraints. Highfield-MRI at 3.0T and accelerated parallel imaging techniques (pMRI) potentially could improve the practicability and efficiency of cardiac mri due to a higher baseline signal as well as a shorter scan-times accompanied by a possible gain in spatial and temporal resolution. Major disadvantages are a higher load of energy into the tissue, an increased sensitivity to artefacts at 3.0 T and a decrease of signal intensity in pMRI. The complementary use of 3.0 T and pMRI might help to overcome these detriments. In order to examine the technical feasibility of cardiac MRI at 3.0 T and existing differences to 1.5 T 20 probands were examined with acquisition of SSFP- and FSE-sequences at both field strengths. For the examination of the feasibility of parallel imaging techniques in cardiac mri the SSFP-sequences were measured with and without pMRI at both field strengths. The acquired images were compared with regard to signal-to-noise, contrast-to-noise-ratio and image quality. This study demonstrates the general feasibility of cardiac MRI at 3.0 T with and without pMRI. In both Cine-SSFP- sequences and FSE-sequences an increase of SNR and CNR was found, depending on sequence type, weighting, scan-plane and heart segment. The image quality of conventionally acquired images ranged at both field strengths from “good” to “very good”, with a tendency towards a poorer image quality at 3.0 T due to increased artefacts. The Image quality was dependent on weighting and the sequence applied. The use of pMRI led to a significant decrease in scan time. At 1.5 T there was no significant difference between normal MRI images and images measured with pMRI with an overall quality of “good” – “very good”. Due to increased artefacts at 3.0 T pMRI the image quality was poorer compared to the non-accelerated images but sufficient for diagnostic evaluation. The comparison between 1.5 T non-accelerated-MRI and 3.0 T pMRI showed a significant higher signal at 3.0 T and consequently the capability of 3.0 T to compensate the loss of signal-intensity due to pMRI. In conclusion cardiac MRI at 3.0 is feasible with a significant increase in signal intensity and comparable image quality to 1.5 T. The complementary use of pMRI leads to a significant reduction of scan time and thus to an improvement in the patient’s comfort. Future optimization will lead to a further decrease of acquisition time and an improvement of the examination’s efficiency.