Intraindividual Assessment of the Thoracic Aorta using Contrast and Non-Contrast-Enhanced MR Angiography

Zusammenfassung

Ziel: Basierend auf der aktuellen NSF-Diskussion hat der klinische Einsatz von nicht KM-verstärkten MRA-Techniken neue Bedeutung erlangt. Vor allem auf SSFP-Sequenzen basierende Techniken scheinen hier besonders geeignet für die Diagnostik der großen thorakalen Gefäße. Der klinische Einsatz dieser nicht KM-verstärkten MRA-Sequenzen (non-CE-MRA-Sequenzen) ist jedoch noch nicht etabliert. Material und Methoden: Ethikvotum und schriftliches Einverständnis der Probanden wurden eingeholt. Eine CE-MRA und non-CE-MRA (1,5 T) wurden bei 50 gesunden Probanden (mittleres Alter: 48 Jahre) durchgeführt. CE-MRA: GRE-Turbo-Flash-3D (1,2 × 1,2 × 1,6 mm³), 0,15 mmol Gd/kg, TA 22 ± 2 s. Non-CE-MRA: Atem- und Herztriggerung, T 2-gewichtet 3-D-trueFISP (1,2 × 1,2 × 1,3 mm³), TA 14 ± 5 min. Die Auswertung umfasste (3 Reader, Konsensus): Bildqualität (Gefäßwandschärfe, Homogenität des Signals, Artefakte) der Aorta ascendens, Bogen, Aorta descendens und die supra-aortalen Äste. Ergebnisse: Die Bildqualität für die non-CE-MRA wurde in 78 % als ‚exzellent‘, in 22 % als ‚moderat‘ und in 0 % als ‚schlecht‘ gewertet im Vergleich zu 22 %, 50 % und 28 % für die CE-MRA (Cohen’s kappa = 29 %, McNemar p < 0,001). Der Vergleich der non-CE-MRA mit der CE-MRA im Verlauf des Aortenbogens und der Aorta descendens zeigte keine signifikanten Unterschiede (kappa = 58 %/p = 0,25 and kappa = 100 %/p = 1,00). Die supra-aortalen Gefäße wurden in 45 %/ 49 % ‚exzellent‘ bewertet, in 30 %/ 49 % ‚moderat‘ und in 13 %/ 2 % ‚schlecht‘, in 12 % wurden mit der non-CE-MRA die supra-aortalen Gefäße < 1 cm visualisiert. Schlussfolgerung: Für die thorakale Aortendiagnostik zeigt die non-CE-MRA-Technik eine vergleichbare Bildqualität zur nicht EKG-getriggerten CE-MRA, im Aortenbulbus sogar Vorteile. Daher könnte diese Technik für Patienten mit NSF-Risiko zum Einsatz kommen.

Abstract

Purpose: To avoid intravenous contrast media application, new MRA sequences using inherent blood contrast are available. The clinical use of these non-contrast-enhanced MRA (non-CE-MRA) sequences is still limited for the aorta. Thus, the goal was to compare a standard CE-MRA with a non-CE-MRA for the thoracic aorta. Materials and Methods: Ethics committee approval and informed consent were obtained. CE-MRA and non-CE-MRA (1.5T) were performed in the same 50 healthy volunteers (mean age: 48). CE-MRA: GRE-Turbo-Flash-3D (1.2 × 1.2 × 1.6 mm³), 0.15 mmol Gd/kg, TA 22 ± 2sec. Non-CE-MRA: Respiratory-and cardiac-gated, T 2-prepared 3D-trueFISP (1.2 × 1.2 × 1.3 mm³), TA 14 ± 5 min. Assessment included (3 readers, consensus): image quality (sharpness of vessel wall, signal homogeneity, artifacts) at the ascending aorta, arch, descending aorta and supra-aortic vessels. Results: The image quality in the ascending aorta was rated ‘excellent’ in 78 %, ‘moderate’ in 22 %, ‘poor’ in 0 % for non-CE-MRA versus 22 %, 50 %, and 28 % for CE-MRA (Cohen’s kappa = 29 %, McNemar p < 0.001). In a comparison of non-CE-MRA versus CE-MRA, the aortic arch and descending aorta showed no significant difference (kappa = 58 %/p = 0.250 and kappa = 100 %/p = 1.000, respectively). Supra-aortic vessels were rated ‘excellent’ 45 %/ 49 %, ‘moderate’ 30 %/ 49 % and ‘poor’ 13 %/ 2 %, 12 % of supra-aortic vessels were visualized < 1 cm at non-CE-MRA. Conclusion: Diagnostic image quality of the thoracic aorta can be achieved without application of intravenous contrast media. Images of the aortic root using ECG-gated non-CE-MRA are superior to standard CE-MRA. This technique might be applicable in NSF patients.

aorta - imaging sequences - MR angiography

References

• 1 Liu Q, Lu J P, Wang F. et al . Three-dimensional contrast-enhanced MR angiography of aortic dissection: a pictorial essay.  Radiographics. 2007;  27 1311-1321
• 2 Marckmann P, Skov L, Rossen K. et al . Nephrogenic systemic fibrosis: suspected causative role of gadodiamide used for contrast-enhanced magnetic resonance imaging.  J Am Soc Nephrol. 2006;  17 2359-2362
• 3 High W A, Ayers R A, Chandler J. et al . Gadolinium is detectable within the tissue of patients with nephrogenic systemic fibrosis.  J Am Acad Dermatol. 2007;  56 21-26
• 4 Heinrich M, Uder M. Nephrogene systemische Fibrose nach Anwendung gadoliniumhaltiger Kontrastmittel – ein Statuspapier zum aktuellen Stand des Wissens.  Fortschr Rontgenstr. 2007;  179 613-617
• 5 Chiles C, Carr J J. Vascular diseases of the thorax: evaluation with multidetector CT.  Radiol Clin North Am. 2005;  43 543-569, viii
• 6 Groves E M, Bireley W, Dill K. et al . Quantitative analysis of ECG-gated high-resolution contrast-enhanced MR angiography of the thoracic aorta.  Am J Roentgenol. 2007;  188 522-528
• 7 Niendorf T, Sodickson D. Beschleunigung der kardiovaskulären MRT mittels paralleler Bildgebung: Grundlagen, praktische Aspekte, klinische Anwendungen und Perspektiven.  Fortschr Röntgenstr. 2006;  178 15-30
• 8 Gebker R, Gomaa O, Schnackenburg B. et al . Comparison of different MRI techniques for the assessment of thoracic aortic pathology: 3D contrast enhanced MR angiography, turbo spin echo and balanced steady state free precession.  Int J Cardiovasc Imaging. 2007;  23 747-756
• 9 Francois C J, Tuite D, Deshpande V. et al . Unenhanced MR angiography of the thoracic aorta: initial clinical evaluation.  Am J Roentgenol. 2008;  190 902-906
• 10 Sorensen T S, Beerbaum P, Korperich H. et al . Three-dimensional, isotropic MRI: a unified approach to quantification and visualization in congenital heart disease.  Int J Cardiovasc Imaging. 2005;  21 283-292
• 11 Fenchel M, Greil G F, Martirosian P. et al . Three-dimensional morphological magnetic resonance imaging in infants and children with congenital heart disease.  Pediatr Radiol. 2006;  36 1265-1272
• 12 Ley-Zaporozhan J, Kreitner K F, Unterhinninghofen R. et al . Assessment of Thoracic Aortic Dimensions in an Experimental Setting: Comparison of Different Unenhanced Magnetic Resonance Angiography Techniques With Electrocardiogram-Gated Computed Tomography Angiography for Possible Application in the Pediatric Population.  Invest Radiol. 2008;  43 179-186
• 13 Amano Y, Takahama K, Kumita S. Non-contrast-enhanced MR angiography of the thoracic aorta using cardiac and navigator-gated magnetization-prepared three-dimensional steady-state free precession.  J Magn Reson Imaging. 2008;  27 504-509
• 14 Krishnam M S, Tomasian A, Deshpande V. et al . Non-Contrast 3D SSFP MR Angiography of the Whole Chest Using Non-Selective RF Excitation over a Large Field of View: Comparison with Single-Phase 3D Contrast-Enhanced MRA.  Invest Radiol. 2008;  43 411-420
• 15 Zagrosek A, Noeske R, Abdel-Aty H. et al . MR coronary angiography using 3D-SSFP with and without contrast application.  J Cardiovasc Magn Reson. 2005;  7 809-814
• 16 Krummenauer F. The comparison of clinical imaging devices with respect to parallel readings in both devices.  Eur J Med Res. 2006;  11 119-122
• 17 Tengg-Kobligk von H, Weber T F, Rengier F. et al . Imaging modalities for the thoracic aorta.  J Cardiovasc Surg (Torino). 49 (4) 429-447
• 18 Clorius S, Technau K, Watter T. et al . Nephrogenic systemic fibrosis following exposure to gadolinium-containing contrast agent.  Clin Nephrol. 2007;  68 249-252
• 19 Willicombe M, Cunningham J. Nephrogenic Systemic Fibrosis: A Sufficient Reason to Avoid Gadolinium-Based Contrast in All Patients with Renal Impairment?.  Semin Dial. 2008;  21 140-141
• 20 Miyazaki M, Lee V S. Nonenhanced MR angiography.  Radiology. 2008;  248 20-43
• 21 Kluge A, Gerriets T, Muller C. et al . Thorakale Echtzeit-MRT: Erfahrungen aus 2200 Untersuchungen bei akuten und unklaren thorakalen Erkrankungen.  Fortschr Rontgenstr. 2005;  177 1513-1521
• 22 Deshpande V S, Shea S M, Laub G. et al . 3D magnetization-prepared true-FISP: A new technique for imaging coronary arteries.  Magn Reson Med. 2001;  46 494-502
• 23 Maki J H, Wilson G J, Eubank W B. et al . Steady-state free precession MRA of the renal arteries: Breath-hold and navigator-gated techniques vs. CE-MRA.  J Magn Reson Imaging. 2007;  26 966-973
• 24 Deshpande V S, Shea S M, Chung Y C. et al . Breath-hold three-dimensional true-FISP imaging of coronary arteries using asymmetric sampling.  J Magn Reson Imaging. 2002;  15 473-478
• 25 Jung B, Krombach G A, Gunther R W. et al . Is postcontrast trueFISP imaging advantageous?.  Invest Radiol. 2004;  39 517-523
• 26 Seifarth H, Kramer S. Endovaskuläre Therapie des Bauchaortenaneurysmas: Prä- und postinterventionelle bildgebende Diagnostik.  Fortschr Röntgenstr. 2008;  180 223-230
• 27 Vogt F M, Herborn C U, Parsons E C. et al . Diagnostische Wertigkeit der kontrastverstärkten Magnetresonanzangiografie der Beckenstrombahn mit dem intravaskulären Kontrastmittel Vasovist®: Erste klinische Erfahrungen im Vergleich zur i. a. DSA.  Fortschr Röntgenstr. 2007;  179 412-420
• 28 Coenegrachts K L, Hoogeveen R M, Vaninbroukx J A. et al . High-spatial-resolution 3D balanced turbo field-echo technique for MR angiography of the renal arteries: initial experience.  Radiology. 2004;  231 237-242
• 29 Dietrich O, Raya J G, Reeder S B. et al . Influence of multichannel combination, parallel imaging and other reconstruction techniques on MRI noise characteristics.  Magn Reson Imaging. 2008;  26 754-762