MR-Koronarangiographie: Vergleich von SSFP- und gespoilter GRE-Sequenz (Brightblood-Technik) und TSE-Sequenz (Blackblood-Technik) bei gesunden Probanden

Zusammenfassung

Ziel: Vergleich einer Steady-State-Free-Precession- (SSFP), einer gespoilten GRE- (GRE) und einer TSE-Sequenz in freier Atemtechnik zur Darstellung der Koronararterien bei gesunden Probanden. Material und Methoden: Es wurden 22 herzgesunde Probanden an einem klinischen MR-Tomographen (1,5 T, Intera, Philips) untersucht. Bei 11 der Probanden wurde das rechte Koronarsystem dargestellt, bei weiteren 11 das linke, jeweils mit einer 3D-SSFP- (balanced TFE, TR 6,2 ms, TE 3,1 ms, α65°), einer 3D-GRE- (TFE, TR 7,2 ms, TE 2,2 ms, α30°) und einer 2D-TSE-Sequenz (Dual-IR, TR 2RR, TE 25 ms). Für die beiden ersten Sequenzen betrugen die effektive Schichtdicke 1,5 mm und die Ortsauflösung 0,7 × 0,8 mm, bei der TSE-Sequenz waren die Schichtdicke 3,0 mm und die Ortsauflösung 0,7 × 0,9 mm. Die Untersuchungen wurden mit prospektiver Navigatortechnik und Schichtnachführung angefertigt. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SRV) sowie das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (KRV) von Blut zu Myokard und Blut zu epikardialem Fettgewebe wurden berechnet. Bei allen Sequenzen erfolgte die bildqualitative Beurteilung durch 5 unabhängige Auswerter anhand eines Erhebungsbogens, der die Abbildungsgüte einzelner Gefäßsegmente und das Vorliegen von Artefakten anhand einer vier- bzw. fünfstufigen Skala abfragte. Ergebnis: Die GRE-Sequenz wies gegenüber der SSFP-Sequenz und der TSE-Sequenz ein signifikant höheres KRV auf (im Durchschnitt 20,8 ± 4,8 vs. 14,6 ± 5,0 und 10,1 ± 3,7 für Blut/Myokard; im Durchschnitt 27,5 ± 6,3 vs. 16,4 ± 5,4 und 18,1 ± 5,7 für Blut/Fettgewebe). Es zeigte sich bezüglich des SRV zwischen der SSFP- und der GRE-Sequenz kein signifikanter Unterschied. SSFP-Sequenz und TSE-Sequenz waren signifikant anfälliger für Bildartefakte als die GRE-Sequenz. Die Bildqualität der GRE-Sequenz für das rechte Koronarsystem wurde tendenziell besser als die der SSFP-Sequenz bewertet, hinsichtlich des linken Koronarsystems zeigte sich kein wesentlicher Unterschied (Median 2,1 ± 0,6 und 2,5 ± 0,6 vs. 2,5 ± 0,8 und 2,6 ± 0,7 für das rechte und linke Koronarsystem). Die TSE-Sequenz fiel bildqualitativ gegenüber den beiden anderen Sequenzen ab (Median 2,9 ± 0,5 für das rechte Koronarsystem mit p < 0,05 vs. GRE-Sequenz und 3,0 ± 0,3 für das linke Koronarsystem). Schlussfolgerung: In der gewählten Geräte- und Sequenzkonstellation stellt die GRE-Sequenz den robustesten Ansatz zur Abbildung der Koronararterien dar. Die TSE-Sequenz ist derzeit keine Alternative.

Abstract

Purpose: Comparison of a free breathing steady-state free precession (SSFP), a spoiled gradient-echo (GRE) and a turbo spin-echo sequence (TSE) for imaging of the coronary arteries (MRCA) in healthy volunteers. Materials and Methods: Twenty-two healthy volunteers were imaged with a standard clinical scanner (1.5 T, Intera, Philips), with the right coronary system imaged in 11 and the left coronary system in the other 11 volunteers. Images were obtained with a 3D-SSFP (balanced TFE, TR 6.2 ms, TE 3.1 ms, α 65°), a 3D-GRE (TFE, TR 7.2 ms, TE 2.2 ms, α 30°) and a 2D-TSE (Dual-IR, TR 2RR, TE 25 ms) sequence. The in plane resolution was 0.7 × 0.8 mm for both the SSFP and GRE sequence with an effective slice thickness of 1.5 mm. For the TSE sequence, an in-plane resolution of 0.7 × 0.9 mm and a slice thickness of 3.0 mm were used. All investigations were performed using prospective navigator gating and slice-following technique. The signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR) for the blood pool to myocardium and blood pool to epicardial fat were calculated. Image quality and measurement artifacts were assessed for all sequences by 5 independent investigators using a 4- and 5-point grading scale. Results: CNR was significantly higher for the GRE sequence compared with the SSFP sequence and TSE sequence (mean 20.8 ± 4.8 vs. 14.6 ± 5.0 and 10.1 ± 3.7 for blood pool to myocardium; mean 27.5 ± 6.3 vs. 16.4 ± 5.4 and 18.1 ± 5.7 for blood pool to fat). The SNR revealed no significant differences between the SSFP and GRE sequences. The SSFP and the TSE sequences showed significantly more artefacts than the spoiled GRE sequence. Image quality was graded slightly higher for the GRE than for the SSFP sequence for the right coronary system, while there was no substantial difference in the left coronary system (median 2.1 ± 0.6 and 2.5 ± 0.6 vs. 2.5 ± 0.8 and 2.6 ± 0.7 for the right and left coronary system). In comparison, image quality was lower with the TSE sequence (median 2.9 ± 0.5 for the right coronary system with p < 0.05 vs. GRE sequence and 3.0 ± 0.3 for the left coronary system). Conclusion: For the scan parameters chosen in this study, the GRE-sequence represents the most robust technique for imaging of the coronary arteries. Currently, the TSE sequence is no alternative.

Key words

Heart - MR - coronary vessels - magnetic resonance, vascular studies - coronary angiography, technology - magnetic resonance, comparative studies

Literatur

• 1 Paulin S, von Schulthess G K, Fossel E. et al . MR imaging of the aortic root and proximal coronary arteries.  AJR Am J Roentgenol. 1987;  148 665-670
• 2 Kim W Y, Danias P G, Stuber M. et al . Coronary magnetic resonance angiography for the detection of coronary stenoses.  N Engl J Med. 2001;  27 (345) 1863-1869
• 3 Sommer T, Hofer U, Hackenbroch M. et al . Hochauflösende 3D-MR-Koronarangiographie in Echt-Zeit-Navigatortechnik: Ergebnisse aus 107 Patientenuntersuchungen.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 459-466
• 4 Kalden P, Mohrs O, Kreitner K F. et al . Erfahrungen mit einer 3D-Navigatorsequenz zur Koronargefäßdarstellung an einem Hochleistungs-MR-System.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 (2) 183-186
• 5 Evans A J, Blinder R A, Herfkens R J. et al . Effects of turbulence on signal intensity in gradient echo images.  Invest Radiol. 1988;  23 512-518
• 6 Toussaint J F, LaMuraglia G M, Southern J F. et al . Magnetic resonance images lipid, fibrous, calcified, hemorrhagic, and thrombotic components of human atherosclerosis in vivo.  Circulation. 1996;  1 (94) 932-938
• 7 Jara H, Yu B C, Caruthers S D. et al . Voxel sensitivity function description of flow-induced signal loss in MR imaging: implications for black-blood MR angiography with turbo spin-echo-sequences.  Magn Reson Med. 1999;  41 575-590
• 8 Simonetti O P, Finn J P, White R D. et al . „Black blood” T2-weighted inversion-recovery MR imaging of the heart.  Radiology. 1996;  199 49-57
• 9 Stuber M, Botnar R M, Kissinger K V. et al . Free-breathing black-blood coronary MR angiography: initial results.  Radiology. 2001;  219 278-283
• 10 Stuber M, Botnar R M, Spuentrup E. et al . Three-dimensional high-resolution fast spin-echo coronary magnetic resonance angiography.  Magn Reson Med. 2001;  45 206-211
• 11 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
• 12 Plein S, Bloomer T N, Ridgway J P. et al . Steady-state free precession magnetic resonance imaging of the heart: comparison with segmented k-space gradient-echo imaging.  J Magn Reson Imaging. 2001;  14 230-236
• 13 Barkhausen J, Ruehm S G, Goyen M. et al . MR evaluation of ventricular function: true fast imaging with steady-state precession versus fast low-angle shot cine MR imaging: feasibility study.  Radiology. 2001;  219 264-269
• 14 Barkhausen J, Hunold P, Jochims M. et al . Vergleich von Gradienten-Echo und steady state free precession Sequenzen zur 3D-Navigator-MR-Koronarangiographie.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 725-730
• 15 Stuber M, Botnar R M, Danias P G. et al . Double-oblique free-breathing high resolution three-dimensional coronary magnetic resonance angiography.  J Am Coll Cardiol. 1999;  34 524-531
• 16 Botnar R M, Stuber M, Danias P G. et al . Improved coronary artery definition with T2-weighted, free-breathing, three-dimensional coronary MRA.  Circulation. 1999;  22 (99) 3139-3148
• 17 Shea S M, Deshpande V S, Chung Y C. et al . Three-dimensional true-FISP imaging of the coronary arteries: improved contrast with T2-preparation.  J Magn Reson Imaging. 2002;  15 597-602
• 18 Henkelmann R M. Measurement of signal intensities in the presence of noise in MR images.  Med Phys. 1985;  12 232-233
• 19 Austen W G, Edwards J E, Frye R L. et al . A reporting system on patients evaluated for coronary artery disease. Report of the Ad Hoc Committee for Grading of Coronary Artery Disease, Council on Cardiovascular Surgery, American Heart Association.  Circulation. 1975;  51 5-40
• 20 Giorgi B, Dymarkowski S, Maes F. et al . Improved visualization of coronary arteries using a new three-dimensional submillimeter MR coronary angiography sequence with balanced gradients.  AJR Am J Roentgenol. 2002;  179 901-910
• 21 Spuentrup E, Bornert P, Botnar R M. et al . Navigator-gated free-breathing three-dimensional balanced fast field echo (TrueFISP) coronary magnetic resonance angiography.  Invest Radiol. 2002;  37 637-642
• 22 Spuentrup E, Buecker A, Stuber M. et al . Navigator-gated coronary magnetic resonance angiography using steady-state-free-precession: comparison to standard t2-prepared gradient-echo and spiral imaging.  Invest Radiol. 2003;  38 263-268
• 23 Hofman M B, Wickline S A, Lorenz C H. Quantification of in-plane motion of the coronary arteries during the cardiac cycle: implications for acquisition window duration for MR flow quantification.  J Magn Reson Imaging. 1998;  8 568-576