Quantitative Analyse der Diffusions-Tensor-Bildqualität (DTI) unter Verwendung von paralleler Bildgebung in der Hochfeld-MRT bei 1,5 und 3 Tesla

摘要

Das Ziel unserer Studie war die Entwicklung eines methodischen Ansatzes zur quantitativen Evaluierung und Analyse der Bildqualität diagnostischer Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) unter Verwendung paralleler Bildgebung (PAT) bei 1.5 T und 3.0 T MR-Tomographen. Im Rahmen einer prospektiven Studie wurden 26 gesunde Probanden (14 w, 12 m, mittleres Alter 33 J) an einem 1.5 T MRT-Gerät und einem 3.0 T MRT-Scanner des gleichen Herstellers untersucht. Es wurden standardisierte diffusionsgewichtete Aufnahmen mittels einer Spin-Echo EPI-Sequenz angefertigt, unter Verwendung zweier verschiedener Voxel-Größen (1.8×1.8×3.6 = 11.7 mm³ und 2×2×2 = 8 mm³) sowie dreier verschiedener Averages mit 8, 4 und 2 Mittelungen bei vergleichbaren Sequenparametern bei beiden Magnetfeldstärken. Eine parallele Bildgebung mittels eines GRAPPA-Rekonstruktionsalgorithmus mit Beschleunigungsfaktoren von 2 und 3 wurde eingesetzt. Nach Wiederholung der Bildakquisitionen wurde das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) anhand von Differenz-Bildern ermittelt. Die Region-of-Interest-basierte (ROI) quantitative Analyse wurde mittels am Scanner implementierter Software durch Positionierung der ROIs in drei verschiedenen Hirnarealen bestimmt. Für jede ROI wurden Mittelwert, Standardabweichung und Pixelanzahl bestimmt. Um die inhomogene Verteilung des Rauschens bei Einsatz paralleler Bildgebung zu berücksichtigen, wurden SNR-Verhältnisse anhand der Standardabweichung in den Differenz-Aufnahmen berechnet. Nach Normalisierung der Ergebnisse auf das SNR-Verhältnis der anisotropen 11.7-mm³ Messungen mit 8 Mittelungen bei 1.5 T, konnte ein SNR-Verhältnis von 178,2% für die gleiche Sequenz bei 3.0 T gemessen werden. Die SNR-Verhältnisse der Messungen mit 2 Mittelungen unterschieden sich deutlich mit 50,8% für Messungen bei 1,5 T bzw. 94,1% bei 3.0 T. Für Messungen bei isotroper Auflösung und 4 Mittelungen betrugen die entsprechenden Werte 49,9% bei 1,5 T und 95,2% bei 3.0 T. Die DTI-Bildgebung bei 3.0 T erzielt bessere Bildqualität bezüglich des Signal-zu-Rausch-Verhätnisses im Vergleich zu 1.5 T. Das gleiche SNR wie bei 1.5 T kann bei 3.0 T erreicht werden, hier jedoch mit erhöhter isotroper Auflösung und reduzierter Messzeit (4 Mittelungen anstelle von 8 Mittelungen). Damit sind die notwendigen Voraussetzungen gegeben, um höher aufgelöste Darstellungen von morphologisch veränderten Hirnveränderungen anzufertigen und gleichzeitig die Untersuchungszeit zu verkürzen. Desweiteren ist zu erwarten, dass auch die Darstellung von Hirnbahnen der weißen Substanz (Fibertracking) durch diese Erkenntnisse weiter verbessert werden kann.Um eine genauere Quantifizierung und eine exaktere Erfassung von Veränderungen mittels DTI zu erzielen, sollte diese Untersuchung, soweit verfügbar, bei 3 Tesla durchgeführt werden.