High Resolution MR Perfusion Imaging of the Kidneys at 3 Tesla without Administration of Contrast Media

Zusammenfassung

Ziel: Die Machbarkeit der hochaufgelösten ASL-Perfusionsbildgebung (ASL: arterial spin labeling) der Nieren wurde bei 3 Tesla unter Verwendung einer FAIR-TrueFISP-Technik (FAIR: flow-sensitive alternating inversion recovery, TrueFISP: true fast imaging in steady precession) getestet. Material und Methoden: Nierenperfusionskarten von sechs gesunden Freiwilligen und zwei Patienten wurden mit einem klinischen 3T-Ganzkörpertomographen aufgenommen. Eine ASL-Sequenz mit FAIR-Spinpräparation und einer TrueFISP-Signalaufnahmestrategie wurde für hochaufgelöste Perfusionsbildgebung der Nieren bei 3 Tesla adaptiert. Um die bei 3 Tesla deutlich zunehmenden Banding-Artefakte in den TrueFISP-Bildern zu vermeiden, wurde ein Frequenz-Scout implementiert. Perfusionskarten mit einer in-plane-Auflösung von 1,5 mm wurden in transversaler und koronarer Orientierung aufgenommen. Für eine schnelle Kartierung der Perfusion der gesamten Niere wurde eine in-plane-Auflösung von 2 mm verwendet. Ergebnisse: Bei allen Freiwilligen und Patienten konnten hochaufgelöste Perfusionsbilder in exzellenter Qualität in ca. 10 min Messzeit gewonnen werden. Die gesamte Niere konnte in guter Bildqualität in weniger als 10 Minuten kartiert werden. Für jede Schicht konnte ein passender Frequenzoffset gewählt werden, sodass die Nieren ohne Banding-Artefakte dargestellt wurden. Die Perfusionswerte des Nierenkortex lagen zwischen 250 ml/100 g/min und 400 ml/100 g/min (durchschnittliche Perfusionswerte des Nierenkortex: rechts 316 ± 43, links 336 ± 40). Schlussfolgerung: Hochaufgelöste ASL-Perfusionsbilder der gesamten Niere konnten in guter Bildqualität mit einem 3T-Ganzkörpertomographen innerhalb klinisch anwendbarer Messzeit gewonnen werden. Damit ergibt sich eine Alternative zu konventioneller Perfusionsbildgebung ohne die Verwendung potenziell nephrotoxischer Kontrastmittel.

Abstract

Purpose: The feasibility of high-resolution arterial spin labeling (ASL) perfusion imaging of the kidneys was tested and proven at 3 Tesla using a flow-sensitive alternating inversion recovery (FAIR) true fast imaging in steady precession (TrueFISP) technique. Materials and Methods: Kidney perfusion maps of six healthy volunteers and two patients were acquired using a clinical 3-Tesla whole-body scanner. An ASL sequence with FAIR spin preparation and a TrueFISP signal detection strategy was adapted for high-resolution perfusion imaging of the kidneys at 3 Tesla. To avoid banding artifacts in TrueFISP images, which are generally prominent at 3 Tesla, a frequency scout was implemented. Perfusion maps with an in-plane resolution of 1.5 mm were recorded in transverse and coronal orientation. For fast mapping of whole-kidney perfusion, an in-plane resolution of 2 mm was applied. Results: In all volunteers and patients, high-resolution perfusion images with excellent image quality were able to be obtained in a measuring time of approximately 10 minutes. The whole kidney was able to be mapped with good image quality in less than 10 minutes. For all slices, a suitable frequency offset made it possible to reproduce the kidneys without TrueFISP artifacts. Perfusion values of the renal cortex ranged from 250 ml/100 g/min up to 400 ml/100 g/min (mean cortical perfusion right kidney 316 ± 43, left 336 ± 40). Conclusion: High-resolution ASL perfusion images of the whole kidney were able to be obtained with good image quality by means of a 3 Tesla MR setting within a clinically applicable measuring time, thus providing an alternative to conventional perfusion imaging involving potentially nephrotoxic contrast media.

Key words

MR diffusion/perfusion - kidney - high field

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