Impact of ECG Gating in Contrast-Enhanced MR Angiography for the Assessment of the Pulmonary Veins and the Left Atrium Anatomy

Zusammenfassung

Ziel: Implementierung einer EKG-synchronisierten, kontrastmittelangehobenen MR-Angiographie-Sequenz zur verbesserten Darstellung der Pulmonalvenen und des linken Vorhofs sowie der herznahen Gefäße. Material und Methoden: Bei zwölf Patienten mit rezidivierendem Vorhofflimmern wurden mittels eines 1,5-Tesla-MR-Tomographen (Gyroscan Intera, Philips Medical Systems, Best, NL) kontrastmittelangehobene T1-gewichtete 3D-Gradienten-Echo-(GRE)-Sequenzen mit und ohne EKG-Synchronisation zum intraindividuellen Vergleich durchgeführt. Die Sequenzen wurden in Hinblick auf das Signal- (SRV) und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (KRV) aus Signalintensitätsmessungen in Blut, Myokard, Lungenparenchym und in der extrakorporalen Luft untersucht. Ferner wurde die Kantenschärfe der Pulmonalvenen, des linken Vorhofs, der Aorta ascendens und des Truncus pulmonalis gemessen. Außerdem wurde das subjektive Artefaktniveau ermittelt. Statistische Tests bezüglich der Unterschiede beider Verfahren wurden mittels Wilcoxon- bzw. Pearson-Chi-Quadrat-Tests zum Signifikanzniveau p = 0,05 durchgeführt. Ergebnisse: Die Verwendung einer EKG-Synchronisation in der kontrastmittelangehobenen MR-Angiographie-Sequenz führte zu einer deutlichen Reduktion von herzkontraktions- und gefäßpulsationsbedingten Artefakten. Die am linken Vorhof und den thorakalen Gefäßen gemessenen Konturen waren signifikant schärfer. Außerdem konnten signifikant höhere SRV- und KRV-Werte ermittelt werden. Schlussfolgerung: Die Anwendung einer EKG-Synchronisation in der kontrastmittelangehobenen MR-Angiographie erlaubt eine artefaktfreie und schärfere Darstellung der Strukturen am Herzen und den herznahen Gefäßen.

Abstract

Purpose: Implementation of ECG gating in contrast-enhanced MR angiography (ceMRA) for improved visualization of the pulmonary veins, the left atrium, and the thoracic vessels. Materials and Methods: CeMRA was performed on twelve patients with a history of recurrent atrial fibrillation for the purpose of an intra-individual comparison with and without ECG gating on a 1.5 Tesla MR system (Gyroscan Intera, Philips Medical Systems, Best, NL). Objective image quality parameters such as the signal-to-noise ratio (SNR) of the blood and the contrast-to-noise ratio (CNR) between the blood and myocardium or lung parenchyma were analyzed. The contour sharpness of the pulmonary veins, left atrium, ascending aorta, and pulmonary trunk was also measured. In addition, the artifact level was subjectively assessed by two observers blinded with respect to the sequence parameters. Statistically significant differences (p < 0.05) between the procedures were analyzed using the Wilcoxon test and Pearson Chi-square test. Results: The use of ECG gating in ceMRA significantly reduced artifacts caused by cardiac motion and vessel pulsation. This in turn lead to a significant increase in the contour sharpness of the left atrium and the thoracic vessels. In addition, higher SNR and CNR were found using ECG-gated ceMRA compared to standard ceMRA. Conclusion: The use of ECG gating in ceMRA results in artifact-free and sharper delineation of the structures of the heart and thoracic vessels.

Key words

MR angiography - cardiac - blood vessels

References

• 1 Stabile G, Bertaglia E, Senatore G. et al . Catheter ablation treatment in patients with drug-refractory atrial fibrillation: a prospective, multi-centre, randomized, controlled study (Catheter Ablation For The Cure Of Atrial Fibrillation Study).  Eur Heart J. 2005; 
• 2 Ernst S, Ouyang F, Goya M. et al . Primary catheter ablation in atrial fibrillation.  Herz. 2002;  178 365-369
• 3 Wittkampf F H, Vonken E J, Derksen R. et al . Pulmonary vein ostium geometry: analysis by magnetic resonance angiography.  Circulation. 2003;  178 21-23
• 4 Weiss F, Habermann C R, Lilje C. et al . MRT der Pulmonalarterien bei Kindern nach arterieller Switch-Operation (ASO) bei Transposition der großen Gefäße (d-TGA).  Fortschr Röntgenstr. 2005;  178 849-855
• 5 Oberholzer K, Romaneehsen B, Kunz P. et al . Kontrastmittelverstärkte 3D-MRA der Pulmonalarterien mit integrierter paralleler Akquisitionstechnik (iPAT) bei Patienten mit CTEPH - sagittale oder koronare Datenaufnahme?.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  178 605-609
• 6 Scharf C, Sneider M, Case I. et al . Anatomy of the pulmonary veins in patients with atrial fibrillation and effects of segmental ostial ablation analyzed by computed tomography.  J Cardiovasc Electrophysiol. 2003;  178 150-155
• 7 Vasbinder G B, Maki J H, Nijenhuis R J. et al . Motion of the distal renal artery during three-dimensional contrast-enhanced breath-hold MRA.  J Magn Reson Imaging. 2002;  178 685-696
• 8 Kauczor H U. Contrast-enhanced magnetic resonance angiography of the pulmonary vasculature. A review.  Invest Radiol. 1998;  178 606-617
• 9 Pruessmann K P, Weiger M, Bornert P. et al . Advances in sensitivity encoding with arbitrary k-space trajectories.  Magn Reson Med. 2001;  178 638-651
• 10 Sodickson D K, Manning W J. Simultaneous acquisition of spatial harmonics (SMASH): fast imaging with radiofrequency coil arrays.  Magn Reson Med. 1997;  178 591-603
• 11 Botnar R M, Stuber M, Danias P G. et al . Improved coronary artery definition with T2-weighted, free-breathing, three-dimensional coronary MRA.  Circulation. 1999;  178 3139-3148
• 12 Arpasi P J, Bis K G, Shetty A N. et al . MR angiography of the thoracic aorta with an electrocardiographically triggered breath-hold contrast-enhanced sequence.  Radiographics. 2000;  178 107-120
• 13 Ohno Y, Adachi S, Motoyama A. et al . Multiphase ECG-triggered 3D contrast-enhanced MR angiography: utility for evaluation of hilar and mediastinal invasion of bronchogenic carcinoma.  J Magn Reson Imaging. 2001;  178 215-224
• 14 Maki J H, Chenevert T L, Prince M R. The effects of incomplete breath-holding on 3D MR image quality.  J Magn Reson Imaging. 1997;  178 1132-1139
• 15 Wang Y, Vidan E, Bergman G W. Cardiac motion of coronary arteries: variability in the rest period and implications for coronary MR angiography.  Radiology. 1999;  178 751-758
• 16 Choi S I, Seo J B, Choi S H. et al . Variation of the size of pulmonary venous ostia during the cardiac cycle: optimal reconstruction window at ECG-gated multi-detector row CT.  Eur Radiol. 2005;  178 1441-1445