Evaluation bewegungsadaptierter Schnittbildtechniken: – Simulation von Atembewegungen an Tierlungen

Zielsetzung: Entwicklung eines MR-kompatiblen Modellversuchs für die reproduzierbare Simulation von Atembewegungen an Tierlungen. Material und Methoden: In einem Thoraxphantom für belüftete Lungen-Präparate von Schweinen wurde mittels einer flexiblen Silikonblase und einer Zylinderpumpe eine Zwerchfellatmung simuliert. An fünf Lungen wurden 1,5 T MRT mit transversalen und coronaren 3D-GRE [TR/TE=3,63/1,58, Matrix256×256, FOV350mm, Schichtdicke 4mm] und half Fourier T2-FSE Sequenzen [TR/TE=545/29, 256×192, 350mm, 6mm] sowie Mehrzeilen-Detektor-CT [16×1mm Kollimation, Pitch1.5, FOV400mm, 120mAs] bei verschiedenen Atemlagen unter statischen Bedingungen aufgenommen. Zusätzlich erfolgten bei einer “Atemfrequenz“ von 7/Minute dynamische CT und koronare MRT mit dynamischen 2D-GRE und 2D-SS-GRE Sequenzen [Bildfrequenzen 10/s bzw. 3/s]. Die Bewegungen des Pumpenzylinders wurden mit dynamischen Darstellungen der CT- und MR-Bilder korreliert. An CT-Daten wurde exemplarisch eine regionale Analyse der Atembewegungen mit Elastic Body Splines-Analyse durchgeführt.

Ergebnisse: Die visuelle Evaluation von MRT und CT zeigte eine reproduzierbare dreidimensionale Bewegung des Lungengewebes. Die berechneten Bewegungskarten waren geeignet, die lokale Verschieblichkeit des Lungengewebes innerhalb der belüfteten Organe zu dokumentierten. Der maximale Bewegungsumfang der Zwerfellkuppe lag bei Inflation mit 1,5l Wasser bei durchschnittlich 27,2mm und entsprach somit einer Zwerchfellbewegung bei flacher tidaler Atmung des Menschen.

Schlussfolgerung: Das Thoraxphantom mit Zwerchfellpumpe ist als Plattform für Studien der Atembewegung mit verschiedenen Modalitäten geeignet.