Flussanalyse in der MR-Angiografie mit hyperpolarisiertem Wasser

Zielsetzung:

Die Technik der dynamischen Kernspin-Polarisation (dynamic nuclear polarization, DNP) mittels Overhauser DNP scheint eine vielversprechende Alternative zur Generierung einer hohen MR-Signalverstärkung von Flüssigkeiten zu sein. Deren Signal ist charakterisiert durch kurze Relaxationszeiten und eine charakteristische Signalverteilung, welche in der MR-Angiografie flussabhängige Inversionszonen aufweist. Ziel dieser Arbeit ist es durch die Analyse von Signalverteilungen Flussgeschwindigkeiten abschätzen zu können.

Material und Methoden:

Wasser wurde im Magnetfeld eines 1,5 T Scanners mithilfe von Mikrowellen hyperpolarisiert und mit Flussraten von 1200 bis 2400 µl/min in Kapillarmodelle mit 0,6 mm Innendurchmesser injiziert, welche als Ein- bzw. Zweiflusssysteme vereinfachte Gefäße von Kleintieren nachstellen. Die von der Flussgeschwindigkeit abhängige Signalverteilung einschließlich ihrer Inversionszonen wurden in GRE-Sequenzen analysiert (TR 200 s, TE 2.8 s, FoV 100 × 100 × 4 mm, Matrix 256 × 256 px).

Ergebnisse:

Die Signalverstärkung reichte im Einflussexperiment von 2,3-facher Verstärkung bei der niedrigsten Flussrate (1200 µl/min) bis zu 9,2-fach bei der höchsten Flussrate (2400 µl/min). Eine Verdünnung im Zweiflusssystem führte zu proportionalen Signalreduktionen. Im Einflusssystem mit Flussraten zwischen 0,8 m/s und 1,6 m/s betrug die Länge der Signalverstärkung von 3 bis 55 mm (≙0,09 bis 1,6 ml) und die Länge des invertierten Signals entsprechend von 7 bis 35 mm (≙0,2 bis 1,0 ml).

Schlussfolgerungen:

Die positiv und invers signalverstärkten Flüssigkeitsvolumina bei der DNP MR-Angiografie ermöglichen eine nicht-lineare Abschätzung der zugrundeliegenden Flussgeschwindigkeiten. Da diese auch proportional von der Verdünnung abhängen können bei messbarem Gefäßlumen und bekannter Injektionsgeschwindigkeit entsprechende Mischungsverhältnisse abgeleitet werden. Hyperpolarisiertes Wasser stellt mit seiner kurzen Relaxationszeit und charakteristischen Signalverteilung einen neuen Ansatz für Applikationen der MR-Angiografie dar.

Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.