Abstract
Purpose: The purpose of this study is to establish and validate a magnetic resonance (MR)-based
fat quantification package that provides an accurate assessment of abdominal adipose
tissue and liver fat in children.
Materials and Methods: Ex vivo trials with a torso model and water-oil mixtures are conducted. Abdominal
adipose tissue (AAT) is covered by magnetic resonance imaging (MRI) using a fat-selective
sequence and is analyzed by a plug-in based on the open source software ImageJ. Liver
fat (LF) is measured with localized 1H Magnetic Resonance Spectroscopy (1H MRS) and the jMRUI (java-based Magnetic Resonance User Interface) software package.
Evaluation of the clinical methodology involved a study of 10 children in this feasibility
study (mean age and body mass index: 13.3 yr; 33.3 kg/m²). To evaluate the method’s
validity, reference measurements were performed.
Results: Ex vivo trials with the torso model showed that adipose tissue was measured appropriately
with a systematic underestimation by 9.3 ± 0.2 % (0.32 ± 0.064 kg). Coefficients of
variation for both intra- and inter-observer measurements ranged between 0 – 2.7 %
and repeated analyses showed significant equivalent results (p < 0.01). The lipid
content obtained by 1H MRS ex vivo revealed significant equivalence with the predefined fat content in
water-oil mixtures (p < 0.01). In vivo, the homemade plug-in significantly overestimated
the AAT, with the visceral adipose tissue being most affected (+ 15.7 ± 8.4 %).
Conclusion: Although an overestimation of the AAT by the presented plug-in should be taken into
consideration, this children-friendly package enables the quantification of both LF
and AAT within 30 min on a freeware-based platform.
Zusammenfassung
Ziel: Ziel war, ein Magnetresonanz(MR)-basiertes Fettquantifizierungspaket zu entwickeln
und zu validieren, welches die Beurteilung von abdominellem Fettgewebe (AF) und Leberfett
(LF) in Kindern erlaubt.
Material und Methoden: Es wurden Ex-vivo-Versuche anhand eines Bauchmodells sowie Wasser-Öl-Phantomen durchgeführt.
AF wurde mittels Magnetresonanztomografie unter Anwendung einer fettselektiven Sequenz
erfasst und mithilfe eines Plug-Ins auf Basis der open-source Software ImageJ analysiert.
LF wurde mittels 1H-Magnetresonanzspektroskopie (1H MRS) erfasst und innerhalb der jMRUI-Software berechnet. Um die klinische Durchführbarkeit
zu beurteilen, wurden 10 Kinder untersucht (mittleres Alter und Body-Mass-Index: 13,3
Jahre; 33,3 kg/m²). Zur Methodenevaluierung wurden Referenzmessungen durchgeführt.
Ergebnisse: Die Ex-vivo-Versuche mit dem Bauchmodell zeigten, dass AF mit einer systematischen
Unterschätzung von 9,3 ± 0,2 % (0,32 ± 0,064 kg) adäquat erfasst wurde. Die Variationskoeffizienten
für die Analysen eines und die Analysen verschiedener Untersucher bewegten sich zwischen
null und 2,7 %. Wiederholte Analysen zeigten signifikant gleiche Ergebnisse (p < 0,01).
Hinsichtlich eines minimal-relevanten Unterschieds von δ = 1 /10 belegten die ex vivo
mittels 1H MRS erfassten Fettkonzentrationen signifikante Gleichheit mit den vordefinierten
Fettkonzentrationen in den Wasser-Öl-Phantomen (p < 0,01). In vivo überschätzte das
Plug-In signifikant AF, wobei Viszeralfett am stärksten betroffen war ( + 15,7 ± 8,4 %).
Schlussfolgerung: Obwohl eine Überschätzung des AF bei der Interpretation der Daten berücksichtigt
werden sollte, erlaubt dieses Paket die Quantifizierung von LF und AF in Kindern und
Jugendlichen innerhalb von 30 min mittels frei verfügbarer Software.
Key words
abdomen - MR spectroscopy - MR imaging - technology assessment - segmentation