Kardiales MR-Tagging: Parameteroptimierung und Sequenzvergleich bei 1,5 T und 3,0 T an einem Probandenkollektiv

Zusammenfassung

Ziel: Zielsetzung dieser Studie war die Parameteroptimierung einer Gradientenecho-(GRE)-MR-Tagging-Sequenz bei 3,0 Tesla (T) im Vergleich zu 1,5 T sowie die Bestimmung der theoretisch zu erwartenden Verbesserungen von Signal-zu-Rauschen (SNR) und Contrast-zu-Rauschen (CNR). Material und Methoden: 14 Probanden (8 Männer, 6 Frauen, MW 43,4 ± 10,3 Jahre) wurden sowohl an einem 3,0-T- als auch an einem 1,5-T-Ganzkörper-MRT untersucht. Es wurde eine GRE-Flash-2-D-Tagging-Sequenz (mittventrikuläre Kurzachse) unter Variation des Flipwinkels α (8 - 16°), der Schichtdicke (4 - 8 mm; fixierter Flipwinkel 1,5/3,0 T: 12°/8°, Tag-Linien-Abstand 8 mm) und des Tag-Linien-Abstandes (4 - 8 mm; fixierter Flipwinkel 1,5/3,0 T: 12°/8°, Schichtdicke 6 mm) evaluiert. Sequenzparameter wie Gesichtsfeld (320 mm) und Zeitauflösung der Sequenz (45 ms) wurden konstant gehalten. Neben einer qualitativen Bildanalyse erfolgten quantitative Bestimmungen von SNR, CNR_Tag sowie des relativen Kontrastes des Myokards gegenüber den Tag-Linien (RCMT). Ergebnisse: Intraindividuelle Vergleichsmessungen ergaben für folgende Sequenzparameter die besten Resultate: Schichtdicke 6 mm, Tag-Abstand 8 mm, optimierter Flipwinkel 8° (3,0 T) respektive 12° (1,5 T). Neben einer durchweg besser bewerteten Bildqualität bei 3,0 T (MW ± SD; 3,2 ± 0,2 gegenüber 2,7 ± 0,4) konnte eine strenge Abhängigkeit der ermittelten Parameter CNR_Tag und RCMT von dem Flipwinkel α und der gewählten Schichtdicke nachgewiesen werden. Bei höherer Feldstärke errechnete sich enddiastolisch ein Zuwachs des CNR_Tag von 80 % gegenüber 1,5 T (MW 10,7/6,1). Zusätzlich konnten bei 3,0 T ein um 35 % höheres SNR (MW 20,6/15,3) sowie ein Zuwachs des RCMT von 35 % (MW 0,47/0,35) bestimmt werden. Schlussfolgerung: Das myokardiale Tagging bei 3,0 T ermöglicht bei höherem SNR sowie verbessertem CNR und RCMT eine überlegene Bildqualität im Vergleich zu 1,5 T. Als Folge eines verringerten diastolischen Fading wird eine zuverlässige Detektion der Tag-Linien über den gesamten Herzzyklus möglich.

Abstract

Purpose: The aim of this study was the optimization of a gradient echo (GRE) MR tagging sequence at 3.0 T in comparison to 1.5 T in order to obtain the best image contrast between the myocardium, tag lines and blood signal. Theoretically expected improvements of signal-to-noise (SNR) and contrast-to-noise ratios (CNR) were also calculated. Materials and Methods: 14 healthy volunteers (8 male, 6 female; mean age 43.4 ± 10.3 years) were scanned using a 3.0 T as well as a 1.5 T whole-body system. A GRE flash-2 D tagging sequence was evaluated (midventricular short axis view) by varying the flip angle (8 - 16°), slice thickness (4 - 8 mm; fixed flip angle 1.5/3.0 T: 12°/8°, tag size 8 mm) and tag size (4 - 8 mm, fixed flip angle 1.5/3.0 T: 12°/8°, slice thickness 6 mm). The field of view, acquisition time and temporal resolution (45 ms) were kept constant. Qualitative and quantitative image analysis was performed by calculating the SNR, CNR_tag as well as the relative contrast between the myocardium and tag lines (RCMT). Results: Based on individual comparison, the best imaging protocol was found at a slice thickness of 6 mm, tag size of 8 mm, optimized flip angle of 8° (3.0 T) and 12° (1.5 T), respectively. Compared to 1.5 T, a significantly higher overall image score was determined (mean ± sd; 3.2 ± 0.2 vs. 2.7 ± 0.4) and a strong correlation between the CNR_tag and RCMT for flip angle α and the slice thickness was found. A higher field strength resulted in an 80 % increase in the CNR_tag compared to 1.5 T (mean 10.7/6.1). Furthermore, the SNR was improved by 35 % (mean 20.6/15.3) and the RCMT by 35 % (mean 0.47/0.35). Conclusion: Myocardial tagging at 3.0 T has shown superior image quality in comparison to 1.5 T due to a higher baseline SNR and an improved CNR as well as RCMT. The suppressed fading of the tags enables the accessibility to the diastolic phase of the cardiac cycle.

MR functional imaging - MR high field imaging - MR tagging - heart - MR imaging

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