Rapid Musculoskeletal Magnetic Resonance Imaging Using Integrated Parallel Acquisition Techniques (IPAT) - Initial Experiences

Zusammenfassung

Ziel: Einsatz integrierter paralleler Akquisitionstechniken (iPAT) zur Verkürzung der Untersuchungszeit bei muskuloskelettalen Verletzungen. Material und Methoden: 6 Patienten mit einem Knie, Sprunggelenks- oder Hüfttrauma wurden bei 1,5 T untersucht. Zur Signaldetektion bei Knie- und OSG-Untersuchungen verwendeten wir eine 6 Kanal-Array-Spule, für die Hüftuntersuchngen eine Kombination aus 2 4-Kanal Body-Array Spulen zusammen mit 2 Elementen der integrierten Wirbelsäulenspule. Alle Patienten wurden mittels eines Standardprotokolls untersucht, das aus verschiedenen TSE-Sequenzen (PD-, T₂-gewichtet, STIR, mit und ohne Fettsuppression) besteht. Alle Sequenzen wurden nachfolgend mittels iPAT (modified SENSE) und einem Beschleunigungsfaktor von 2 untersucht und die Bildqualität sowie die Erkennbarkeit von pathologischen Befunden miteinander verglichen. Ergebnisse: Bezüglich der Bildqualität konnten keine relevanten Unterschiede zwischen iPAT und der Standard-Bildgebung festgestellt werden. Mit beiden Techniken konnten alle Pathologien (okkulte Fraktur, Meniskusriss, eingeklemmte Hoffa-Lefze, Knorpelschaden, Syndesmosenteilruptur) detektiert werden. iPAT ermöglichte eine Verkürzung der Untersuchungszeit um ca. 48 % im Vergleich zur herkömmlichen Technik. Im Einzelfall führte dies zu einer Reduktion von schmerzbedingten Bewegungsartefakten bei traumatisierten Patienten. Schlussfolgerungen: In Zeiten zunehmenden Kostendruckes im Gesundheitssystem scheinen parallele Bildgebungsverfahren (iPAT) für die Untersuchung von Gelenken eine effiziente und zeitsparende Alternative mit vergleichbarer diagnostischer Aussagekraft zu bieten.

Abstract

Purpose: To investigate the feasibility of using multiple receiver coil elements for time saving integrated parallel imaging techniques (iPAT) in traumatic musculoskeletal disorders. Material and Methods: 6 patients with traumatic derangements of the knee, ankle and hip underwent MR imaging at 1.5 T. For signal detection of the knee and ankle, we used a 6-channel body array coil that was placed around the joints, for hip imaging two 4-channel body array coils and two elements of the spine array coil were combined for signal detection. All patients were investigated with a standard imaging protocol that mainly consisted of different turbo spin-echo sequences (PD-, T₂-weighted TSE with and without fat suppression, STIR). All sequences were repeated with an integrated parallel acquisition technique (iPAT) using a modified sensitivity encoding (mSENSE) technique with an acceleration factor of 2. Overall image quality was subjectively assessed using a five-point scale as well as the ability for detection of pathologic findings. Results: Regarding overall image quality, there were no significant differences between standard imaging and imaging using mSENSE. All pathologies (occult fracture, meniscal tear, torn and interpositioned Hoffa’s cleft, cartilage damage) were detected by both techniques. iPAT led to a 48 % reduction of acquisition time compared with standard technique. Additionally, time savings with iPAT led to a decrease of pain-induced motion artifacts in two cases. Conclusion: In times of increasing cost pressure, iPAT using multiple coil elements seems to be an efficient and economic tool for fast musculoskeletal imaging with diagnostic performance comparable to conventional techniques.

Key words

MRI - iPAT - sensitivity encoding - modified SENSE - musculoskeletal imaging - fast imaging

References

• 1 Pruessmann K P, Weiger M, Scheidegger M B, Boesiger P. SENSE: Sensitivity Encoding for Fast MRI.  Magn Reson Med. 1999;  42 952-962
• 2 Ra J B, Rim C Y. Fast imaging using subencoding data sets from multiple detectors.  Magn Reson Med. 1993;  30 142-145
• 3 Sodickson D K, Manning W J. Simultaneous acquisition of spatial harmonics (SMASH): fast imaging with radiofrequency coil arrays.  Magn Reson Med. 1997;  38 591-603
• 4 Pruessmann K P, Weiger M, Boesiger P. Sensitivity encoded cardiac MRI.  J Cardiovasc Magn Reson. 2001;  3 1-9
• 5 Kurihara Y, Yakushiji Y K, Tani I, Nakajima Y, Cauteren M van. Coil Sensivity Encoding in MR Imaging: Advantages and Disadvantages in Clinical Practice.  Amer J Roentgenol. 2002;  178 1087-1091
• 6 Dietrich O, Nikolaou K, Wintersperger B J, Flatz W, Nittka M, Petsch R, Kiefer B, Schoenberg S O. IPAT: Applikationen für schnelle und kardiovaskuläre MRT.  Electromedica. 2002;  70 149-162
• 7 Weiger M, Pruessmann K P, Kassner A, Roditi G, Lawton T, Reid A, Boesiger P. Contrast-enhanced 3D MRA using SENSE.  J Magn Reson Imaging. 2000;  12 671-677
• 8 Zwart J A De, Ledden P J, Kellmann P, Gelderen P van, Duyn J H. Design of a SENSE-optimized high-sensity MRI receive coil for brain imaging.  Magn Res Med. 2002;  47 1218-1227
• 9 Dobritz M, Radkow T, Nittka M, Bautz W, Fellner A. VIBE with parallel acquisition technique - a novel approach to dynamic contrast-enhanced MR imaging of the liver.  Fortschr Roentgenstr. 2002;  174 738-741
• 10 Brink J S Van den , Watanabe Y, Kuhl C K, Chung T, Muthupillai R, Cauteren M van, Yamada K, Dymarkowski S, Bogaert J, Maki J H, Matos C, Casselmann J W, Hoogeveen R M. Implications of SENSE in routine clinical practice.  Eur J Rad. 2003;  46 3-27
• 11 Kwok W E, Lo K K, Seo G, Totterman S M. A volume adjustable four-coil phased array for high resolution MR imaging of the hip.  MAGMA. 1999;  9 59-64
• 12 Weiger M, Pruessmann K P, Leussler C, Röschmann P, Boesiger P. Specific Coil Design for SENSE: A Six-Element Cardiac Array.  Magn Reson Med. 2001;  45 495-504
• 13 Niitsu M, Mishima H, Miyakawa S, Itai Y. High resolution MR imaging of the bilateral hips with dual phased-array coil.  J Magn Reson Imaging. 1996;  6 955-963