Numerische Meßparameteroptimierung für EKG-getriggerte MR Snapshot-FLASH Myokardperfusionsuntersuchungen

Zusammenfassung

Ziel: Für die EKG-getriggerte MR Myokardperfusionsuntersuchung mit Hilfe von Snapshot-FLASH Techniken ist zur Beurteilung eines Perfusionsdefizits die erreichbare Signaldifferenz zwischen nativem und kontrastangehobenem Myokard von zentraler Bedeutung und war deshalb Gegenstand der hier vorgestellten Meßparameteroptimierung. Material und Methoden: Für die EKG-getriggerte Snapshot-FLASH Technik ist die Signalstärke des Myokards bei konstanter Schichtdicke (Sl), Matrixgröße (MA), Repetitionszeit (TR) und Echozeit (TE) neben dem Pulswinkel α von der Herzfrequenz f und der davon abhängig wählbaren Inversionszeit (T_I) und Verzögerungszeit (T_D) abhängig. Es wurde deshalb mit Hilfe der Bloch'schen Gleichungen eine Simulation des Signalverhaltens von nativem und kontrastangehobenem Myokard unter Variation des Pulswinkels α, der Herzfrequenz f und damit auch von T_D und T_I durchgeführt, um die optimale Meßparameterkombination zu erreichen. Ergebnisse: Im Normfrequenzbereich (50-70/min) wird die maximale Signaldifferenz zwischen nativem und kontrastangehobenem Myokard für T_I = 170-200 ms und α = 11° erreicht. Bei höheren Frequenzen sollte α = 11° und T_I = 200-220 ms bzw. maximal bei gleichzeitig deutlich verkürztem oder verschwindendem T_D (T_D = 0 für f > 90/min) gewählt werden. Die berechneten Werte wurden semiquantitativ über Phantom- und Probandenmessungen bestätigt. Schlußfolgerungen: Die hier vorgestellte Optimierung der Meßparameter T_D, T_I und α von Snapshot-FLASH Sequenzen erlaubt für verschiedene Herzfrequenzen optimale Werte zu bestimmen, um damit eine maximale Kontrastdifferenzierung zwischen normal- und minderperfundiertem Myokard zu erreichen.

Summary

Background and Aims: In MR examinations of myocardial perfusion by the use of Snapshot-FLASH sequences it is of major importance that the achievable signal difference between pre- and normal postcontrast myocardium be maximized. Methods: In ECG-triggered Snapshot-FLASH sequences the signal intensity of the myocardium depends on the flip angle α, the inversion time T_I and the trigger delay T_D ( both depending on the cardiac frequency f) for unchanged slice thickness (SL), matrix size (MA), repetition time (TR) and echo time (TE). Therefore a simulation of the signal behavior of pre- and postcontrast myocardium based on Bloch's equations was performed by varying the flip angle α, T_I and T_D for different cardiac frequencies in order to determine an optimized combination of the measurement parameters. Results: In normal heart rates (50-70 beats/min) maximal signal differences between pre- and normal post-contrast myocardium can be reached for inversion times T_I = 170-200 ms and α flip angle α =11°. For higher heart rates again α = 11° and T_I = 200-220 ms with shortened T_D (T_D = 0 for f > 90 beats/min) were found to be optimal. The calculated values were semiquantitatively confirmed in phantom and volunteer measurements. Conclusions: The described method allows cardiac frequency dependent optimization of the Snapshot-FLASH measurement parameters α, T_I and T_D in order to reach a maximum in signal contrast between normal and mal-perfused myocardium.

Schlüsselwörter:

Snapshot-FLASH - Sequenzoptimierung - Myokardperfusion - MRT - Gadolinium

Key words:

Snapshot-FLASH - Sequence optimization - Myocardial perfusion - MR studies gadolinium