Evaluation of Balanced Steady-State Free Precession (TrueFISP) and K-space Segmented Gradient Echo Sequences for 3D Coronary MR Angiography with Navigator Gating at 3 Tesla

Zusammenfassung

Ziel: Erprobung von k-Raum segmentierten Gradientenecho-Pulssequenzen für die frei geatmete Magnetresonanz-Koronarangiographie (cMRA) auf einem klinischen 3-Tesla (T)-System. Methoden: Es wurden T2-präparierte, fettsupprimierte Turbo-Field-Echo (TFE, turboFLASH, SFPGR) und balanced-TFE (b-TFE, TrueFISP, FIESTA, segmentierte SSFP) Sequenzen mit Navigator-Gating zur prospektiven Bewegungskorrektur auf einem 3T System, ausgestattet mit einer sechselementigen Phased-array-Spule, durchgeführt. Bei 15 gesunden Probanden wurde die rechte Koronararterie (RCA) mit der TFE und der b-TFE-Sequenz und aufgrund von Untersuchungszeitbeschränkungen bei 10 Probanden die linke Koronararterie (LM/LAD) ausschließlich mit der TFE Sequenz untersucht. Die Bildqualität wurde auf einer fünfstufigen Skala eingestuft (0 = nicht sichtbar bis 4 = exzellent). Die Längen, die Durchmesser und die Schärfe der Gefäße und das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (CNR) wurden bestimmt. Ergebnisse: 98 % aller Hauptsegmente (proximales, mittleres, distales) der RCA konnten mit der TFE und 82 % mit der b-TFE gesehen werden. Die Bildqualität der drei Segmente war höher für die TFE (2,7/2,7/1,5) als für die b-TFE (1,9/1,6/0,9) mit p: (≤ 0,001/≤ 0,004/≤ 0,056). Die gemessene Gefäßlänge war länger für die TFE (95 ± 22 mm) als für die b-TFE (80 ± 40 mm; p ≤ 0,115). Es wurden keine signifikanten Änderungen (p ≤ 0,074, p ≤ 0,145) im Durchmesser und der Schärfe der RCAs zwischen der TFE (2,4 ± 0,3 mm, 60 % ± 5) und der b-TFE Sequenz (2,4 ± 0,3 mm, 62 % ± 6) beobachtet. Das CNR war höher für TFE (10,1 ± 3,4) als für b-TFE (6,6 ± 2,1; p ≤ 0,014). Alle zehn Hauptstämme und proximalen Segmente der LM/LAD, die nur mit der TFE-Sequenz untersucht wurden, waren sichtbar mit einer Bildqualität von 2,5 und 2,1. Das mittlere Segment war sichtbar in 7 Fällen mit einer Bildqualität von 1,3. In 3 Fällen war das distale Segment sichtbar mit einer Bildqualität von 0,5. Die Gefäßlänge betrug 78 ± 27 mm und das CNR 11,9 ± 2,4. Schlussfolgerungen: Die konventionelle TFE-Technik hat die Machbarkeit der cMRA bei 3T gezeigt. Die b-TFE ist in ihrer jetzigen Verfügbarkeit bei 3T der TFE-Sequenz unterlegen.

Abstract

Purpose: To test the feasibility of k-space segmented gradient-echo pulse sequences for free-breathing coronary magnetic resonance angiography (cMRA) on a clinical 3T system. Materials and Methods: T2-prepared, fat-suppressed turbo field echo (TFE, turboFLASH, SFPGR) as well as balanced TFE (b-TFE, trueFISP, FIESTA, segmented SSFP) sequences with navigator gating for prospective motion correction were applied on a 3T system equipped with a six-element phased-array cardiac coil. In 15 healthy volunteers, the right coronary artery (RCA) was examined with TFE and b-TFE sequences. Due to examination time limitations, the left coronary artery (LM/LAD) was examined exclusively with the TFE sequence in ten volunteers. Image quality was graded on a five point scale (0 = not visualized to 4 = excellent). The length, diameter and sharpness of the vessels and the contrast-to-noise ratios (CNR) were measured. Results: 98 % of all major segments (proximal/middle/distal) of the RCA could be seen with the TFE sequence and 82 % with the b-TFE sequence. The image quality for the three segments was graded higher for the TFE sequence (2.7/2.7/1.5) than for the b-TFE sequence (1.9/1.6/0.9) with P: (≤ 0.001/≤ 0.004/≤ 0.056). The kappa of the interobserver variability was 0.75 for the TFE sequence and 0.8 for the b-TFE sequence. The measured vessel lengths were longer for the TFE sequence (95 ± 22 mm) than for the b-TFE sequence (80 ± 40 mm; P ≤ 0.115). No significant changes (P ≤ 0.074, P ≤ 0.145) in diameter and vessel sharpness of the RCAs were observed between the TFE (2.4 ± 0.3 mm, 60 % ± 5) and b-TFE sequences (2.4 ± 0.3 mm, 62 % ± 6). The CNR was higher for the TFE sequence (10.1 ± 3.4) than for the b-TFE sequence (6.6 ± 2.1; P ≤ 0.014). All ten main and proximal segments of the LM/LAD, which were examined exclusively with the TFE sequence, were visible with grade 2.5 and 2.1. The middle segment was visible in seven cases with grade 1.3. In three cases, the distal segment was visible with grade 0.5. The vessel length was 78 ± 27 mm and the CNR 11.9 ± 2.4. Conclusion: The conventional TFE technique has demonstrated good feasibility for cMRA at 3T. In its operational availability at 3T, the b-TFE sequence is inferior to the TFE sequence.

Key words

3 Tesla - MR angiography - heart - coronary arteries - navigator echo

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