Praktische Aspekte neuerer MRT-Techniken in der Neuroradiologie: Teil 2 – Beschleunigungsverfahren und Regionen-spezifische Implikationen

Zusammenfassung

Hintergrund Neuere MR-Techniken ermöglichen unter anderem, Untersuchungen deutlich zu beschleunigen oder in gleicher Zeit höher aufgelöste Bilddaten aufzunehmen und Übergangsregionen mit homogener Bildqualität zu untersuchen. Es stellt sich die Frage nach der breiten Anwendbarkeit solcher Techniken in der Routinediagnostik.

Methode Narrative Übersichtsarbeit mit Fortbildungsschwerpunkt basierend auf aktueller Literaturrecherche und praktischen Erfahrungen verschiedener Berufsgruppen (ärztliches Personal, MTRA, MR-Physik/Technik) und mit Geräten unterschiedlicher Hersteller.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen Mit Compressed Sensing und simultaner Mehrschicht-Bildgebung stehen neue Beschleunigungsverfahren zur Verfügung, die sich in ihren Einsatzmöglichkeiten unterscheiden und ergänzen. Sie weisen keine klassischen Einschränkungen des Signal-Rausch-Verhältnisses auf. Die Kombination von verbesserten 3D- und Beschleunigungstechniken ermöglicht insbesondere bei der Bildgebung des Gehirns neue universelle Untersuchungsprotokolle, während in anderen Regionen des Nervensystems vor allem spezifische Indikation von neuen Methoden profitieren.

Kernaussagen: 

• Neue Beschleunigungstechniken ermöglichen schnellere bzw. höher aufgelöste Untersuchungen.

• Für die Bildgebung des Gehirns ergeben sich grundlegend neue Ansätze in der Gestaltung von universelleren Untersuchungsprotokollen, während in anderen Regionen des Nervensystems aktuell Einzelanwendungen neuer Techniken dominieren.

Zitierweise

• Sundermann B, Billebaut B, Bauer J et al. Practical Aspects of novel MRI Techniques in Neuroradiology: Part 2 – Acceleration Methods and Implications for Individual Regions. Fortschr Röntgenstr 2022; 194: 1195 – 1203

Key words

MR-imaging - neuroradiology - compressed sensing - simultaneous multi-slice - MRI protocols

Einleitung

Neuere Techniken verändern in der Magnetresonanztomografie (MRT) derzeit Bildgebungs-Strategien grundlegend. In diesem Teil sollen zunächst neuere Beschleunigungstechniken vorgestellt werden. Es folgen ein Ausblick auf weitere neue Techniken und eine Übersicht möglicher Routine-Anwendungen der in Teil 1 und 2 vorgestellten Techniken in der Neuroradiologie.

Techniken

Neue Beschleunigungs-Techniken

Konventionelle Beschleunigungs-Techniken wie parallele Bildgebung, sowohl im Bildraum (z. B. SENSE [1]) als auch im k-Raum (z. B. GRAPPA und die Weiterentwicklung CAIPIRINHA), gehen mit einer inhomogen über das Bild verteilten Verminderung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) einher [1]. Neuere Techniken ermöglichen eine Beschleunigung ohne diese typische SNR-Limitation.

Simultane Mehrschicht-Bildgebung

Technische Hintergründe und potenzielle Vorteile

Bei konventionellen 2D-Sequenzen werden einzelne Schichten separat angeregt und aufgenommen. Bei Simultaneous Multi-Slice- (SMS) bzw. Multiband-Techniken werden durch spezielle Hochfrequenz-Pulse mehrere Schichten zeitgleich angeregt und danach ausgelesen [2]. Zur Trennung der Signale aus den unterschiedlichen Schichten werden Prinzipien der parallelen Bildgebung verwendet [2] [3]. Theoretisch geht die Beschleunigung nicht mit einem verminderten SNR einher [2]. SMS steht, je nach Hersteller, für die echoplanare Bildgebung (EPI) sowie für 2D-Turbo-Spin-Echo (TSE) zur Verfügung [2]. Weiterführende Literatur: [2].

Mögliche Limitationen

Auch wenn das SNR theoretisch durch SMS-Beschleunigung nicht wesentlich negativ beeinflusst wird, ist die erreichbare Beschleunigung begrenzt: So kann die TR abhängig von der Wichtung (und damit die Messzeit) nicht unbegrenzt reduziert werden und dies wirkt sich wiederum auf das SNR aus [4]. Darüber hinaus können Ghosting und sogenannte „Slice-leakage“-Artefakte [2] [5] [6] [7] [8] sowie „crosstalk“ [2] [9] auftreten ([Abb. 1]). Letztere können die Bildqualität erheblich einschränken. Sie hängen mit dem SMS-Beschleunigungsfaktor, der Anzahl der Schichten und dem sog. FOV-shift-factor zusammen [2] [3]. Auch wenn das Auftreten von „slice crosstalk“ theoretisch abgeleitet werden kann [2], ist es für den klinischen Anwender schwierig, dessen Auftreten vorherzusagen.

Abb. 1 2D-T2-TSE mit simultaner Mehrschichtbildgebung (SMS) in transversaler Schichtführung und bewusst übertriebener Kontrasteinstellung. Beispiel für ein sog. „Slice leakage“-Artefakt: In diesem Fall sind Augenbewegungsartefakte zusätzlich in einer Schicht deutlich oberhalb der Orbitae sichtbar. Solche Effekte können den Bildkontrast in entfernten Schichten verändern und in seltenen Fällen in Unkenntnis des Artefaktes Läsionen vortäuschen.

Praktische Hinweise zur Anwendung

Durch die Aktivierung von SMS tritt nicht automatisch eine Beschleunigung ein. Vielmehr wird es für den Anwender möglich, die Repetitionszeit (TR) zu senken und damit die Messzeit zu verkürzen.

Weitere praktische Überlegungen betreffen die Wahl der Empfangsspule, der Schichtausrichtung und eines dazu passenden Beschleunigungsfaktors. Da die Trennung der Schichten auf ähnlichen Prinzipien wie bei der parallelen Bildgebung basiert, ist es erforderlich, dass mehrere Spulenelemente entlang des Schichtstapels zur Verfügung stehen (zunehmend mit höherem Beschleunigungsfaktor). Bei Aufnahme transversaler Schichten ist dabei zu beachten, dass für diese Richtung die Anzahl der Spulenelemente oft relativ gering ist. Beispielsweise ist mit 20-Kanal-Kopfspulen mit SMS für transversale Schichten im Regelfall eine Beschleunigung um den Faktor 2 möglich, während SMS-Beschleunigungsfaktoren von 8, die z. B. bei wissenschaftlichen Anwendungen mit 64-Kanal-Spulen verwendet werden (vgl. [8] [10] [11] [12]), mit aktueller klinischer Hardware nicht realistisch sind. In der wissenschaftlichen Literatur wird überwiegend empfohlen, die Beschleunigung allein mit SMS zu erzielen [12], da die zusätzliche Verwendung paralleler Bildgebung innerhalb der Schicht bezogen auf Artefakte und SNR weniger effizient sei. Bei klinischen Spulen kann es aber sinnvoll sein, einen SMS-Faktor von 2 mit einem niedrigen Faktor paralleler Bildgebung innerhalb der Schicht zu kombinieren [13]. Gleichzeitig sollten Spulenelemente großzügig aktiviert werden, auch wenn sie nur gering mit dem Scanbereich überlappen.

Unserer Ansicht nach können SMS-Sequenzen bei gezielter Optimierung der Routineprotokolle zu erheblich schnelleren Untersuchungen oder besserer Bildqualität beitragen. SMS-Sequenzen in Routineprotokollen sollten so gestaltet werden, dass ausreichend Schichten (als ganzzahliges Vielfaches des Beschleunigungsfaktors) antizipiert werden, um zu verhindern, dass eine spontane Erhöhung der Schichtanzahl durch Anwender Artefakte erzeugt.

Compressed Sensing

Technische Hintergründe und potenzielle Vorteile

Die Analogie, mit der sich die Idee von Compressed Sensing (CS) besser verstehen lässt, ist die Kompression von Bilddaten: Eine Bilddatei kann durch Weglassen redundanter oder weniger relevanter Informationen verkleinert werden, ohne dass eine relevante Änderung des visuellen Eindruckes entsteht [14]. Wie wäre es, wenn man Bilder von Anfang an derart komprimiert aufnehmen und damit deutlich Messzeit einsparen könnte? Diesem Ziel nähert sich CS durch eine Kombination aus inkohärenter Unterabtastung mit iterativer Rekonstruktion von Bilddaten [15] [16]. Zwischenschritt ist eine Übertragung der Daten in eine unterbesetzte Repräsentation, meist mittels Wavelet-Transformation [15]. Theoretisch profitieren vor allem Anwendungen von CS, die ohnehin unterbesetzt sind (d. h. überwiegend Schwarz-Weiß-Informationen enthalten) bzw. sich aufgrund von Redundanz leichter in eine solche Repräsentation überführen lassen (z. B. 3D-Sequenzen und dynamische Messungen mit vielen Phasenkodierschritten, deren Zahl durch Unterabtastung vermindert werden kann). Darüber hinaus kann CS mit konventioneller paralleler Bildgebung sowie Rauschunterdrückung kombiniert werden [17]. CS ist ein Oberbegriff für eine Familie solcher Ansätze. Auswertungen klinischer Routineanwendungen deuten an, dass CS über verschiedene Anwendungen hinweg bei moderater Beschleunigung sehr wahrscheinlich konventionellen Vergleichssequenzen nicht unterlegen ist [14] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24]. Weiterführende Literatur: [25].

Mögliche Limitationen

Ähnlich wie aus iterativen Rekonstruktionen in der Computertomografie bekannt kann CS bei hoher Rauschreduktion (also vor allem bei hoher Beschleunigung) zu einem „künstlichen“ Bildeindruck führen. Solche Bilder sind zwar rauscharm (paradoxe Beziehung von SNR und Beschleunigung im Vergleich zu z. B. konventioneller paralleler Bildgebung), weisen jedoch potenziell eine reduzierte Detailerkennbarkeit auf [26].

CS-Sequenzen können Artefaktmuster aufweisen, die direkt mit der Unterabtastung zusammenhängen [16] [27]. Darüber hinaus können sich Artefakte anderer Ursache in CS-Sequenzen verändert darstellen und dadurch schwieriger einzuordnen sein. Wir gehen außerdem davon aus, dass sich die Artefakte zwischen den unterschiedlichen Implementierungen unterscheiden. Für die Kombination von CS mit paralleler Bildgebung mit SENSE wurden die zu erwartenden Artefakte detailliert beschrieben [27], darunter ein „wax-layer artefact“ mit vermehrten Inhomogenitäten über den Bildbereich bei Bewegung, Streifenartefakte und fokal auftretendes körniges Rauschen [27]. In einer anderen CS-Implementierung einer 3 D FLAIR können Bewegungsartefakte beispielsweise zu kortikalen Signalschwankungen führen.

Insbesondere die Time-of-Flight MR-Angiografie (ToF-MRA) ermöglicht für eine ausschließliche arterielle Gefäßdarstellung hohe Beschleunigungsfaktoren zu erzielen [19] [21] [22]. Nach unserer Erfahrung können dabei jedoch Gefäßkonturen irregulär aussehen und somit potenzielle Kaliberschwankungen vortäuschen. Normalerweise kann eine ToF-MRA als hochaufgelöste T1-gewichtete Sequenz zusätzliche Informationen außerhalb der Gefäße liefern, wie die Erkennung von Wandhämatomen [28] und (nach Kontrastmittel) die Beurteilung von Thrombosen des Sinus cavernosus. Diese extraarteriellen Informationen aus der ToF-MRA könnten bei CS-Beschleunigung im Vergleich zur ToF-MRA ohne CS eingeschränkt sein.

Praktische Hinweise zur Anwendung

In den klinischen Implementierungen bestehen für den Anwender meist nur geringe Einflussmöglichkeiten auf die einzelnen aufeinander abgestimmten Komponenten, die zur Bildentstehung beitragen. Beispielsweise werden Einstellungen in einem „Beschleunigungsfaktor“ zusammengefasst, ggf. kombiniert mit der Möglichkeit, die Stärke der Rauschunterdrückung zu kontrollieren. Die Literatur ermöglicht aktuell für viele Anwendungen noch keine konkreten Rückschlüsse auf optimale Detaileinstellungen, sodass deren Wahl derzeit auch im Ermessen des jeweiligen Anwenders unter Berücksichtigung diagnostischer Empfehlungen und Leitlinien liegen. Die beschleunigte Messung kann dafür genutzt werden, die räumliche Auflösung zu erhöhen oder kontrastrelevante Parameter so einzustellen, dass der Kontrast zwischen pathologisch verändertem und gesundem Gewebe erhöht wird [15].

Ausblick auf weitere Techniken

Weitere Techniken werden weiterhin oder zunehmend für einen klinischen Einsatz diskutiert [29], befinden sich jedoch teilweise in früheren Entwicklungsstadien, primär wissenschaftlicher Anwendung oder sind Spezialindikationen vorbehalten. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird im Hinblick auf sogenannte „Advanced imaging“-Techniken für spezifische seltenere Indikationen auf die entsprechende Literatur verwiesen. Hierzu zählen klinische funktionelle MRT, Diffusionsbildgebung zur Traktografie, spektroskopische Bildgebung und Perfusionsbildgebung wie z. B. in der präoperativen Diagnostik zur Neuronavigation bzw. Biopsieplanung relevant [30], Spezialtechniken zur Untersuchung des Rückenmarks [31], Oxygenierungs-Mapping [32] und sogenannte synthetische MRT [33] [34] zur Generierung multipler Kontraste aus einer einzelnen Messung. Verbesserungen der Bildqualität und Beschleunigung werden durch Bildrekonstruktion unter Verwendung von Methoden der „künstlichen Intelligenz“ angestrebt [35]. Abschließend sei hier auf MR-Fingerprinting hingewiesen, das momentan noch keine weitreichende klinische Verwendung findet. Hierbei werden den relativ „chaotisch“ wirkenden aufgenommenen zeitlichen Signalverläufen einer Einzelmessung mit einem sogenannten Dictionary spezifische Gewebeparameter zugeordnet. So können neben klassischen Bildern mit unterschiedlichen Wichtungen auch quantitative Parameter bestimmt werden [36] [37]. Dies kann möglicherweise zu einem Paradigmenwechsel von anhand visueller Kriterien optimierten Einzelsequenzen zu einem auf diagnostische Genauigkeiten fokussierten quantitativen Untersuchungskonzept in der MRT führen.

Zusammenfassende Diskussion für verschiedene Regionen des Nervensystems

Wir möchten abschließend wichtige potenzielle Anwendungsmöglichkeiten getrennt nach typischen Untersuchungsregionen in der Neuroradiologie zusammenfassen. Dies sind Anregungen, mithilfe der in diesem zweiteiligen Artikel vorgestellten Techniken entsprechende Untersuchungen qualitativ zu verbessern bzw. diagnostische Abläufe zu optimieren.

Gehirn

Besonderes Potenzial haben annähernd isotrope 3 D FLAIR-Sequenzen mit Fettsuppression und ggf. beschleunigt mit CS als einheitlicher Grundpfeiler für nahezu alle zerebralen Untersuchungsprotokolle. Neben der Unabhängigkeit von einer bestimmten Schichtorientierung während der Untersuchung stehen eine hohe Läsionserkennbarkeit und räumliche Präzision im Vordergrund, die zusammen auch zu einer höheren Vergleichbarkeit zwischen Untersuchungen führen. Als typisches klinisches Anwendungsfeld für 3 D FLAIR ist die Multiple Sklerose (MS) aufgrund von Vorteilen in der Detektion und Kontrolle von Läsionen [38] [39] [40] hervorzuheben. Neben guter Vergleichbarkeit im Verlauf erübrigen sich durch eine 3 D FLAIR im Regelfall zusätzliche Sequenzen zur Detektion infratentorieller Läsionen [38] [39] [41] [42] [43]. Auch die Einordnung juxtakortikaler Läsionen gelingt eindeutiger als mit 2D-Techniken [39], da die durch die größere Schichtdicke und Schichtlücken bei 2D-Bildgebung auftretenden Partialvolumeneffekte reduziert werden. Darüber hinaus ermöglicht die 3 D FLAIR eine Verlaufskontrolle hirneigener Tumoren, um langsame Veränderungen diffus infiltrierender Anteile auch bei variabler Schichtangulation zu erfassen [44] [45]. In der Epilepsiediagnostik ist die 3 D FLAIR zur Erkennung fokaler kortikaler Dysplasien etabliert [46] [47] [48], vorrangig aufgrund ihrer geometrischen Eigenschaften [49]. Stärke der 3 D FLAIR in der zerebralen Bildgebung ist zusätzlich die oft gute Erkennbarkeit extrakranieller Läsionen sowie die Beurteilbarkeit der basalen Zisternen und venösen Sinus aufgrund geringer Anfälligkeit für hyperintense Flussartefakte. Beispiele sind eine gute Erkennbarkeit frischer Subarachnoidalblutungen [50] ([Abb. 2]) oder bestimmter venöser Thromben (s. Teil 1).

Abb. 2 Anders als bei a) 2 D FLAIR-Sequenzen ist bei der b) 3 D FLAIR im Regelfall nicht mit Flussartefakten in den basalen Zisternen (offene Pfeile) zu rechnen, die die Detektion einer SAB in 2 D FLAIR-Sequenzen meist unmöglich machen. c) und d) 3 D FLAIR bei einem Patienten mit einer Subarachnoidalblutung. Das Blut im Subarachnoidalraum (Pfeile) und in den Seitenventrikelhinterhörnern (Pfeilspitze) stellt sich hyperintens dar. Es fehlt die zu erwartende vollständige Suppression des Liquorsignals.

T2-gewichtete 3D-TSE-Sequenzen eignen sich zur Beurteilung der Liquorräume, so z. B. auch zur Beurteilung des Liquorflusses im Aquaedukt [51]. Aufgrund geringer Anfälligkeit für Suszeptibilitätsartefakte eignen sich diese Sequenzen auch für Patienten mit einem Shunt.

2D-T2-TSE und DWI sind je nach Hersteller durch SMS oder CS mit guter Bildqualität zu beschleunigen. Dieser Vorteil kann in einen Kompromiss aus Geschwindigkeitsgewinn und verbesserter Bildqualität investiert werden. So eignet sich die SMS für die Akquisition von DWI-Daten mit geringerer Schichtdicke, beispielsweise für die Detektion kleinerer Infarkte ([Abb. 3]) und Läsionen im Rahmen einer transienten globalen Amnesie oder für einen Kompromiss aus Beschleunigung und geringerer Schichtdicke bei 2D-T2-TSE. Ferner wurden sehr kurze Notfall-Protokolle unter Verwendung der o. g. Beschleunigungsverfahren veröffentlicht [52].

Abb. 3 2D-DWI-SE-EPI beschleunigt mit simultaner Mehrschichtbildgebung (SMS). Diese Beschleunigungstechnik kann zur deutlichen Beschleunigung beitragen und damit bei ohnehin schnellen Sequenzen zur Erhöhung der Auflösung eingesetzt werden. In diesem Beispiel (2,5 mm Schichtdicke bei 1,5 T, ca. 2 Minuten Untersuchungsdauer) zeigt sich eine hohe Sensitivität für kleine kortikale Infarkte.

T1-gewichtete 3D-Gradientenecho-Sequenzen (z. B. MPRAGE) werden aktuell beispielsweise bei der Bildgebung hirneigener Tumoren [53] favorisiert und helfen, die erforderliche geringe Schichtdicke für die Detektion von Hirnmetastasen zu erreichen [54]. Ihre Robustheit hat soweit zugenommen, dass die Vorteile zunehmend Nachteile wie einen etwas eingeschränkten Gadolinium-Kontrast (im Vergleich zu 2D-SE) überwiegen können. Es bleibt jedoch die weitere Entwicklung T1-gewicheter 3D-TSE-Sequenzen abzuwarten. Jene könnten mittelfristig diese Rollen übernehmen. T1-gewichtete 3D-Sequenzen im Allgemeinen eignen sich angesichts in Leitlinien zunehmend höherer Auflösungsanforderungen ebenfalls für Routineanwendungen jenseits etablierter Indikationen wie der Neuroonkologie und können damit zur Vereinfachung der Protokollstruktur beitragen.

Exemplarisch ist ein möglichst breit angelegtes Basis-Protokoll für Untersuchungen des Gehirns unter Verwendung mehrerer der hier vorgestellten Techniken in Online-Tabelle 1 vorgestellt.

Hirnversorgende Gefäße

Für viele Fragestellungen können ToF-MRA mit CS deutlich beschleunigt werden. Durch die Flussempfindlichkeit eignen sich T2-gewichtete 3D-TSE-Sequenzen zur Ausdehnungsbeurteilung vaskulärer Läsionen, beispielsweise bei arteriovenösen Malformation ([Abb. 4a]). Zur Beurteilung arterieller Gefäßwände (z. B. Vaskulitisdiagnostik [55] [56] [57] [58] [[Abb. 4b]]) sollten T1-gewichtete 3D-TSE-Sequenzen [59] eingesetzt werden. Zu beachten ist, dass aufgrund der hohen Sensitivität für eine Gefäßwandanreicherung auch physiologische Hyperintensitäten (z. B. ca. 1 cm nach Duradurchtritt [59]) sowie Anreicherungen nach Thrombektomie [60] und vorwiegend exzentrisch bei intrakranieller Arteriosklerose [61] beobachtet werden können. In modifizierter Form eignen sich diese Sequenzen auch zur Detektion von Dissektionen [62] [63] [64] [65] [66] und könnten hier künftig aufwendigere Protokolle mit multiplen Einzelsequenzen ersetzen. Darüber hinaus zu beachten ist die oft gute Mitbeurteilbarkeit großer venöser Gefäße in einigen strukturellen 3D-Sequenzen (FLAIR und T1/MPRAGE).

Abb. 4 Vaskuläre Anwendungen von 3D-TSE-Techniken: a) 3D-T2-TSE-Sequenz bei einem Patienten mit arteriovenöser Malformation. Aufgrund der durch den relativ niedrigen Refokussierungswinkel starken Anfälligkeit für flussbedingte Signalauslöschungen (sog. „flow voids“) und Reformatierbarkeit eignet sich diese Technik für die Beurteilung des Nidus und großer und mittelgroßer zuführender und drainierender Gefäße. Darüber hinaus eignen sich solche Bilddaten für die Fusion mit 3D-Angiografie-Daten. b) 3D-T1-TSE-Sequenzen mit Fettsuppression (hier beschleunigt mit Compressed Sensing, Auflösung: 0,87 mm isotrop bei 1,5 T) erlauben eine Beurteilung arterieller Gefäßwände. Dies wird insbesondere aufgrund der relativ starken Anfälligkeit für flussbedingte Signalauslöschungen (sog. „flow voids“) ermöglicht. Während eine kurzstreckige Wandanreicherung für ca. 1 cm nach Duradurchtritt physiologisch ist, ist eine weiterführende intrakranielle zirkuläre Gefäßwandanreicherung, wie in diesem Beispiel der linken A. vertebralis (Pfeil) typisch für eine zerebrale Vaskulitis.

Schädelbasis, Kopf und Hals

Entscheidende Verbesserungen der Bildqualität fettsupprimierter Sequenzen konnten hier mit zunehmender Verbreitung von Dixon-Techniken (in Kombination mit verschiedenen 2D- und 3D-Basissequenzen) erzielt werden. Sie eignen sich insbesondere aufgrund der Unempfindlichkeit gegen Feldinhomogenitäten bei anatomischen Übergängen gut für die Bildgebung der Kopf-Hals-Region mit großem Field of View (FOV) [67] sowie des Plexus brachialis [68]. T1-gewichtete 3D-Gradientenecho-Sequenzen mit Dixon-Technik (z. B. VIBE-Dixon) eignen sich für die hoch aufgelöste Darstellung der Schädelbasis und Orbita [29] ([Abb. 5]), während jedoch aufgrund des höheren Gadolinium-Kontrastes TSE-Sequenzen für die Detektion einer Opticusneuritis [69] vorteilhaft erscheinen. Radiale fettsupprimierte T1-gewichtete 3D-Gradientenecho-Sequenzen erscheinen aufgrund ihrer Robustheit gegenüber Bewegungsartefakten ebenso für Routineuntersuchungen in diesen Regionen geeignet [70]. Neuroradiologisch eignen sie sich insbesondere für die Bildgebung der Schädelbasis bzw. Orbita [71]. Bereits längerfristig sind besonders stark T2-gewichtete 3D-TSE-Sequenzen in Kombination mit „Driven-equilibrium“ (DRIVE)-Techniken zur Darstellung der basalen Zisternen mit Hirnnerven und der Innenohrstrukturen etabliert, als Alternative zur „Constructive interference in steady state“-Technik (CISS) [72] [73]. Sie können jedoch aktuell durch CS zur Verbesserung von Messzeit und/oder Auflösung ergänzt werden. Eine ausführliche Übersicht über neue MR-Techniken im Kopf/Hals-Bereich publizierten Touska et al. [74].

Abb. 5 3D-T1-Dixon-Gradientenecho-Sequenz (VIBE Dixon) der Orbitae. Durch die Dixon-Technik kann eine homogene Fettsättigung auch angrenzend an die lufthaltigen Nasennebenhöhlen erzielt werden.

Wirbelsäule

2D-TSE-Sequenzen sind weiterhin Grundlage der Bildgebung der Wirbelsäule, insbesondere des Myelons. Interessant sind hier insbesondere Dixon-Techniken, die abhängig von den konkreten Einstellungen mit hoher Bildqualität gleichzeitig verschiedene Bilddaten liefern können, welche z. B. für die Befundung wie fettgesättigte und nicht fettgesättigte Bilder genutzt werden können [75] [76] [77] [78] [79] ([Abb. 6]). Insbesondere für T2w (T2-TSE-Dixon) hat sich dies unserer Ansicht nach bewährt und kann oft „Short Tau Inversion Recovery“ (STIR)-Akquisitionen ersetzen und damit insgesamt die Protokollstruktur vereinfachen. Aktuelle Arbeiten argumentieren sogar, dass unter Verwendung des T2-Dixon-Fett-Bildes bei degenerativen Veränderungen auch auf eine T1-gewichtete Sequenz verzichtet werden könne [77] [80]. Bei der spinalen Anwendung der T2-TSE-Dixon kann je nach Hersteller und lokalen Anforderungen eine Optimierung hinsichtlich Messzeit, Auflösung und SNR sinnvoll sein. Für die Bildgebung bei Patienten mit Spondylodesen bieten sich Metallartefakt-Reduktions-Techniken für die Darstellung von Neuroforamina und Spinalkanal zur Problemlösung im Einzelfall an.

Abb. 6 2D-T2-Dixon-TSE-Sequenz der Lendenwirbelsäule: a) In-phase-Bild, b) Wasser-Bild. Die Technik ermöglicht es, zeitlich effizient und in relativ hoher Auflösung mit nur einer Messung sowohl ein nicht fettgesättigtes als auch ein fettgesättigtes Bild zu akquirieren und kann damit z. B. eine zusätzliche T2-STIR-Sequenz überflüssig machen.

3D-Techniken können für spezifische Fragestellungen ergänzend zum Einsatz kommen. In der spinalen Bildgebung eignen sich T2-gewichtete 3D-TSE-Sequenzen zur Darstellung des Spinalkanals und der Neuroforamina [81] [82] und wurden hierfür auch als Screening-Sequenz vorgeschlagen [83] [84], kombiniert mit Fettsuppression außerdem für die Identifikation von Liquorleckagen [85]. Sie erscheinen jedoch für Myelonläsionen 2D-Techniken momentan aufgrund von Artefakten unterlegen [86]. Hier bleibt aktuell die Weiterentwicklung in Bezug auf die Auflösung und Artefakte im Bereich des Rückenmarks abzuwarten. Erfahrungen mit CS-Beschleunigung bei spinaler Bildgebung sind bislang begrenzt, deuten jedoch auch hier auf einen möglichen Routineeinsatz hin [87] [88] [89].

Peripheres Nervensystem

Für die gezielte Untersuchung eines kurzen peripheren Nervensegmentes sind weiterhin fettsupprimierte 2D-TSE-Sequenzen wichtig, um neben T2w-Hyperintensitäten den faszikulären Aufbau zu erkennen [90]. In Kombination mit STIR zur Fettsuppression sind 3D-TSE-Sequenzen zur Darstellung der Plexus [91] [92] [93] [94] und bedingt des weiteren Verlaufs peripherer Nerven [90] [95] geeignet. Dabei sollten die Parameter so optimiert werden, dass eine Hyperintensität venöser Gefäße vermieden wird, die sonst mit neuronalen Strukturen verwechselt werden könnten. Dies kann durch einen niedrigen Refokussierungs-Winkel [59] [68] [96]) und „Black-blood“-Techniken [91] [95] erreicht werden. Metallartefakt-Reduktionstechniken können beispielsweise helfen den N. ischiadicus angrenzend an Hüft-Endoprothesen darzustellen ([Abb. 5] in Teil 1).

Schlussfolgerung

Die in dieser zweiteiligen Übersicht vorgestellten Techniken können die MR-Diagnostik in der Neuroradiologie verbessern. Sie eröffnen neue Möglichkeiten zur Standardisierung oder auch Individualisierung von Untersuchungen wie in diesem Teil des Artikels für verschiedene Regionen des Nervensystems dargestellt. Beispiele für neue Methoden sind die in diesem Teil dargestellten neuen Beschleunigungstechniken SMS und CS: Gegenüber konventionellen Beschleunigungsverfahren weisen sie teils andersartige Artefakte auf. Die Kenntnis solcher spezifischen Vor- und Nachteile, der Spielräume sowie Fallstricke der in beiden Teilen vorgestellten Techniken hilft bei ihrer erfolgreichen Anwendung im (neuro)radiologischen Alltag.

Conflict of Interest

Christian Mathys: Consulting and lecturing for Siemens on behalf of the employer (Evangelisches Krankenhaus Oldenburg). The other authors declare that they have no conflict of interest.

¹ Zum Teil sind in diesem Artikel Handelsnamen zur Orientierung für den Anwender genannt, weil für MR-Techniken kein einheitliches Freinamen-Konzept wie in der Pharmakologie existiert. Akronyme, die primär den Charakter eines Produkt- bzw. Eigennamens haben, werden hier zur besseren Lesbarkeit im Gegensatz zu anderen Abkürzungen nicht ausgeführt. Dabei handelt es sich teilweise um Marken der jeweiligen Hersteller. Die Nennung spiegelt dabei zum Teil auch die praktischen Erfahrungen der Autoren wider. Insbesondere soll durch die Nennung kein spezifischer Hersteller und dessen Umsetzungen bevorzugt und keine entsprechenden Markenrechte berührt werden.

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Publication History

Received: 31 August 2021

Accepted: 05 March 2022

Article published online:
07 July 2022