Zusammenfassung
Ziel: Es sollte die Bildqualität anhand des Signal- (SNR) und des Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisses
(CNR) verschiedener MR-Sequenzen für die kardiale Bildgebung bei 1.5 T und 3.0 T an
Probanden verglichen werden. Material und Methoden: Es wurden 10 Probanden (5 Männer/5 Frauen) ohne kardiale Vorerkrankungen in einem
mittleren Alter von 33 Jahren (± 8) an einem GE Signa 3.0 T und einem GE Signa 1.5
T TwinSpeed Excite (GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA) jeweils mit Hilfe einer
4-Elemente-„phased-array”-Oberflächenspule (gleiches Design) am selben Tag an beiden
Scannern untersucht. Als Sequenzen für die Gewebscharakterisierung wurden EKG-getriggerte
Fast-Spinechosequenzen (FSE) mit T1 - (Double-IR), T1 -STIR- (Triple-IR) und T2 -Wichtung in transversaler Schichtorientierung verwendet. Für die kardiale Funktionsanalyse
erfolgte die Akquisition von „steady state free precession” (SSFP) FIESTA-Sequenzen
im 4-Kammerblick, 2-Kammerblick lange und kurze Achse. Der Flipwinkel wurde bei 3.0
T von 45° auf 30° reduziert, um das TR nicht aufgrund des höheren SAR verlängern zu
müssen. Alle anderen Sequenzparameter wurden konstant gehalten. Ergebnisse: Die Messungen konnten bei allen 10 Probanden erfolgreich durchgeführt werden. Das
mittlere SNR bei 3.0 T im Vergleich zu 1.5 T konnte sowohl bei der T2 - (160 % SNR-Steigerung), der STIR-T1 (123 %) als auch der T1 -gewichteten (91 %) FSE-Sequenz signifikant (p < 0,05) gesteigert werden, ebenso wie
das CNR. Das mittlere SNR der SSFP-Sequenzen lag um mehr als das Doppelte (150 %)
über dem bei 1.5 T, allerdings ohne signifikanten Effekt auf das CNR. Bezüglich der
Bildqualität zeigte sich nur bei den SSFP-Sequenzen ein signifikanter Unterschied
mit schlechterer Bildqualität bei 3.0 T. Bei den Artefakten waren signifikante Unterschiede
bei den FSE-Sequenzen beim Auftreten von „shading” im Bereich des rechten Ventrikels
(RV) bemerkbar. Nach Anwendung eines lokalen Shims bei 5/10 Patienten war auch bei
den SSFP-Sequenzen kein signifikanter Unterschied bezüglich des Auftretens von Artefakten
nachweisbar. Schlussfolgerungen: Mit Hilfe von 3.0 T konnte das SNR und CNR signifikant bei allen kardialen FSE-Sequenzen
für die Gewebsdifferenzierung ohne wesentliche Veränderungen der Sequenzparameter
bei 3.0 T gesteigert werden. Auch die modifizierte SSFP-Sequenz führte zu der erwarteten
Steigerung des SNR bei 3.0 T, aber ohne Veränderung des CNR. Der subjektive Bildeindruck
hingegen verbesserte sich nicht signifikant und wurde bei den SSFP-Sequenzen und im
Bereich des RV sogar signifikant schlechter. Die Ergebnisse sind trotzdem ermutigend
für den Einsatz der kardialen MRT bei 3.0 T zur Gewebscharakterisierung, insbesondere
in Kombination mit den neuen Möglichkeiten der parallelen Bildgebung.
Abstract
Purpose: To compare image quality, signal-to-noise (SNR) and contrast-to-noise ratios (CNR)
of different MRI sequences for cardiac imaging at 1.5 T and 3.0 T in volunteers. Material and Methods: 10 volunteers (5male, 5 female) with a mean age of 33 years (± 8) without any history
of cardiac diseases were examined on a GE Signa 3.0 T and a GE Signa 1.5 T TwinSpeed
Excite (GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA) scanner using a 4-element phased array
surface coil (same design) on the same day. For tissue characterization ECG gated
Fast Spinecho (FSE) T1 - (Double IR), T1 -STIR (Triple IR) and T2 -weighted sequences in transverse orientation were used. For functional analysis a
steady state free precession (SSFP - FIESTA) sequence was performed in the 4-chamber,
2-chamber long axis and short axis view. The flip angle used for the SSFP sequence
at 3.0 T was reduced from 45° to 30° to keep short TR times while staying within the
pre-defined SAR limitations. All other sequence parameters were kept constant. Results: All acquisitions could successfully be completed for the 10 volunteers. The mean
SNR 3.0 T compared to 1.5 T was remarkably increased (p < 0.05) for the T2 - (160 % SNR increase), the STIR-T1 - (123 %) and the T1 - (91 %) weighted FSE. Similar results were found comparing CNR at 3.0 T and 1.5 T.
The mean SNR achieved using the SSFP sequences was more than doubled by 3.0 T (150
%), but did not have any significant effect on the CNR. The image quality at 3.0 T
did not appear to be improved, and was considered to be significantly worse when using
SSFP sequences. Artefacts like shading in the area of the right ventricle (RV) were
found to be more present at 3.0 T using FSE sequences. After a localized shim had
been performed in 5/10 volunteers at the infero-lateral wall of the left ventricle
(LV) with the SSFP sequences at 3.0 T no significant increase in artefacts could be
detected. Conclusions: In all cardiac FSE sequences, SNR and CNR at 3.0 T were found to be increased compared
to 1.5 T without any major changes of the sequence parameters. The adjusted SSFP sequences
fulfilled the expected increase in SNR at 3.0 T but showed no increase in CNR. On
the contrary, the overall image quality did not change or was even found to be significantly
lower for the SSFP and the FSE sequences at the free wall of the RV. Nevertheless,
the results are encouraging for the use of 3.0 T for cardiac tissue characterization
and new applications with progressing use of parallel imaging.
Key words
3.0 T cardiac imaging - steady state free precession (SSFP) - fast spin echo
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1 Die Arbeit wurde von der DFG unter folgender Fördernummer unterstützt: Fe 206/8-1-723/01.
Die Arbeit enthält Auszüge der Doktorarbeiten von Frau Kerstin Schwinge und Herrn
Patrick Freyhardt.
PD Dr. med. Matthias Gutberlet
Klinik für Strahlenheilkunde, Charité, Campus Virchow Klinikum, Universitätsmedizin
Berlin
Augustenburger Platz 1
13353 Berlin
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Fax: +49/30/4 50 55-79 01
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