Kontrastmittelverstärkte 3D-MR-Perfusion der Lunge: Einsatz paralleler Bildgebungstechniken bei gesunden Probanden[1]

Zusammenfassung

Ziel: Evaluation der Lungenperfusion mittels kontrastmittelverstärkter MRT in 3D-Akquisitionstechnik mit partiell paralleler Bildgebung bei gesunden Probanden. Material und Methoden: 8 gesunde Probanden wurden mit einer KM-verstärkten dynamischen 3D-FLASH-Sequenz und partiell paralleler Akquisi­tionstechnik an einem 1,5-T-MRT untersucht. Mit 36 Schichten konnte die gesamte Lunge abgedeckt werden. In drei Schichten (ventral, Mitte, dorsal) wurden rechte und linke Lunge manuell segmentiert sowie Signal-Zeit-Kurven bestimmt. Zur seitengetrennten Quantifizierung des Blutflusses wurden Phasenkont­rast-Flussmessungen in der rechten und linken Pulmonalarterie durchgeführt. Ergebnisse: Es fand sich kein signifikanter ­Unterschied der Signalintensität (SI) zwischen der rechten (8,9 ± 2,6 a. u.) und der linken (8,0 ± 3,5 a. u.) Lunge (p = 0,3). Dies entspricht einem Links-rechts-Verhältnis der SI von 0,9. Es fand sich eine signifikant höhere SI (p = 0,01) in den dorsalen Lungenabschnitten als in den ventralen. Die Anflutung des KM war in den dorsalen (15,3 s) und mittleren (15,7 s) Lungenanteilen signifikant (p = 0,03 bzw. 0,04) schneller als in den ventralen (16,3 s) Lungenanteilen. Das mittels Phasenkontrastmessungen ermittelte Verhältnis der Durchblutung der linken (2,2 l/min) zur rechten (2,7 l/min) Lunge betrug 0,84. Schlussfolgerung: Durch partiell parallele Bildgebung ist es möglich, die Perfusion der gesamten Lunge in hoher zeitlicher Auflösung zu erfassen. Es fand sich eine geringe Mehrperfusion der rechten Seite. Die dorsalen Lungenanteile werden schneller und stärker durchblutet als die ventralen.

Abstract

Purpose: Evaluation of lung perfusion by contrast-enhanced 3D MRI using partial parallel imaging techniques. Materials and Methods: Eight healthy volunteers were examined using a contrast-enhanced dynamic FLASH 3D sequence with partial parallel imaging technique at 1.5 T MRI with a TA of 1.5 sec. The whole lung was covered by 36 coronal slices. A ventral, middle and dorsal slice of each lung was manually segmented and signal-to-time curves were computed. For absolute quantification of blood flow through the right and left pulmonary artery, phase-contrast flow measurements were performed. Results: No significant difference was found between the signal intensity in the right (8.9 ± 2.6) and left (8.0 ± 3.5) lung, corresponding to a left-to-right signal intensity ratio of 0.9. A significantly higher signal intensity was found in the dorsal regions of the lungs (p = 0.01) compared to the ventral regions. The time to peak of the signal intensity was significantly shorter in the dorsal (15.3 sec) and middle (15.7 sec) regions of the lungs (p = 0.03 and p = 0.04, respectively) than in the ventral regions (16.3 sec). The ratio between blood flow through the left (2.2 L/min) and right (2.7 L/min) lung was 0.84. Conclusion: Partial parallel image acquisition can assess the perfusion of the lungs at high temporal resolution. The perfusion is slightly higher on the right than on the left. The signal increases faster and has a higher peak in the dorsal lung regions.

Key words

Perfusion - lung - phase-contrast - MRI - parallel imaging

1 Die Studie wurde unterstützt von der DFG (Forschergruppe 474) und Schering®

Literatur

• 1 Amundsen T, Torheim G, Waage A. et al . Perfusion magnetic resonance imaging of the lung: characterization of pneumonia and chronic obstructive pulmonary disease. A feasibility study.  J Magn Reson Imag­ing. 2000;  12 224-231
• 2 Amundsen T, Torheim G, Kvistad K A. et al . Perfusion abnormalities in pulmonary embolism studied with perfusion MRI and ventilation-perfusion scintigraphy: An intra-modality and inter-modality agreement study.  J Magn Reson Imaging. 2002;  15 386-394
• 3 Nakagawa T, Sakuma H, Murashima S. et al . Pulmonary ventilation-perfusion MR imaging in clinical patients.  J Magn Reson Imaging. 2001;  14 419-424
• 4 Matsuoka S, Uchiyama K, Shima H. et al . Detectability of pulmonary perfusion defect and influence of breath holding on contrast-enhanc­ed thick-slice 2D and on 3D MR pulmonary perfusion images.  J Magn Reson Imaging. 2001;  14 580-585
• 5 Suga K, Ogasawara N, Okada M. et al . Regional lung functional impairment in acute airway obstruction and pulmonary embolic dog models assessed with gadolinium-based aerosol ventilation and perfusion magnetic resonance imaging.  Invest Radiol. 2002;  37 281-291
• 6 Hatabu H, Tadamura E, Levin D L. et al . Quantitative assessment of pulmonary perfusion with dynamic contrast-enhanced MRI.  Magn Reson Med. 1999;  42 1033-1038
• 7 Fishman A P. Dynamic of the pulmonary circulation. Hamilton WF Handbook of Physiology, Section 2: Circulation Washington D.C.; American Physiological Society 1963 1708
• 8 Fink C, Eichhorn J, Kiessling F. et al . Zeitlich aufgelöste multiphasische 3D-MR-Angiographie zur Diagnostik des Lungengefäßsystems bei Kindern.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 929-935
• 9 Keilholz S D, Mai V M, Berr S S. et al . Comparison of first-pass Gd-DOTA and FAIRER MR perfusion imaging in a rabbit model of pulmonary embolism.  J Magn Reson Imaging. 2002;  16 168-171
• 10 Fink C, Bock M, Puderbach M. et al . Partially Parallel Three-Dimensional Magnetic Resonance Imaging for the Assessment of Lung Perfu­sion - Initial Results.  Invest Radiol. 2003;  38 482-488
• 11 Carr J C, Laub G, Zheng J. et al . Time-resolved three-dimensional pulmonary MR angiography and perfusion imaging with ultrashort repetition time.  Acad Radiol. 2002;  9 1407-1418
• 12 Stock K W, Chen Q, Levin D. et al . Demonstration of gravity-dependent lung perfusion with contrast-enhanced magnetic resonance imaging.  J Magn Reson Imaging. 1999;  9 557-561
• 13 Levin D L, Chen Q, Zhang M. et al . Evaluation of regional pulmonary perfusion using ultrafast magnetic resonance imaging.  Magn Reson Med. 2001;  46 166-171
• 14 Rominger M B, Dinkel H P, Bachmann G F. Vergleich von schneller MR-Flussmessung in Atemanhaltetechnik in Aorta ascendens und Truncus pulmonalis mit rechts- und linksventrikulärer Cine MR-Bildgebung zur Schlagvoluminabestimmung bei Probanden.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 196-201
• 15 Henk C B, Schlechta B, Grampp S. et al . Pulmonary and Aortic Blood Flow Measurements in Normal Subjects and Patients After Single Lung Transplantation at 0.5 T Using Velocity Encoded Cine MRI.  Chest. 1998;  114 771-779
• 16 Strich G, Hagan P L, Gerber K H. et al . Tissue distribution and magnetic resonance spin lattice relaxation effects of gadolinium-DTPA.  Radiol­ogy. 1985;  154 723-726

1 Die Studie wurde unterstützt von der DFG (Forschergruppe 474) und Schering®