Funktionelle Bildgebung des Gehirns mit niedrigdosiertem Gadolinium-DTPA und Turbo-FLASH-Sequenzen

Zusammenfassung

Zur Bestimmung des regionalen Blutvolumens und -flusses wird eine Meßmethode vorgestellt, die sich auf die Verkürzung der Relaxationszeiten nach intravenöser Injektion von Gd-DTPA stützt. Unter Verwendung einer Turbo-FLASH-Sequenz werden zunächst an einem Verdünnungsphantom die optimale Gd-Menge und Injektionsparameter bestimmt. Bei diesen Messungen fand sich ein Signalmaximum bei einer Gd-DTPA-Konzentration von 4 mmol/l. Um unter Berücksichtigung eines normalen Herz-Zeit-Volumens bei den nachfolgenden Patientenuntersuchungen auch arteriell stets unter diesem Wert zu bleiben, wird bei diesen Messungen jeweils 1 mmol Gd-DTPA als Bolus in 1 sec injiziert. Ferner wird aus den Phantommessungen ein funktionaler Zusammenhang zwischen gemessener Signalintensität und Gd-Konzentration abgeleitet. Die Meßmethode wurde bei 15 Patienten mit einer Hirntumorerkrankung in insgesamt 26 Perfusionsuntersuchungen angewandt. Zur exemplarischen Dokumentation der dabei gewonnenen Ergebnisse werden 4 Fallbeispiele vorgestellt, bei denen pixelweise in einer 128×128-Bildmatrix funktionelle Parameterbilder für Blutvolumen und -fluß berechnet wurden. Es kann gezeigt werden, daß die injizierte Gd-DTPA-Menge ausreicht, den Kontrastmittelbolus in der grauen und weißen Hirnsubstanz sicher nachzuweisen und pathologische Veränderungen in den funktionellen Parameterbildern sichtbar zu machen. Anhand von Vergleichsmessungen mit Gd-DTPA-Dosen bis zu der für die morphologische Bildgebung typischen Menge von 10 mmol (entsprechend 0,1 mmol/kg Körpergewicht) wird experimentell belegt, daß Mengen über 1,6 mmol zu Verzerrungen der gemessenen Konzentrationskurven führen.

Summary

A method for measuring regional blood volume and flow is described based on the reduced relaxation time following intravenous injection of Gd-DTPA. The optimal Gd dose and other parameters were first determined using turbo-flash sequences and a dilution phantom. A single maximum was found for a Gd-DTPA concentration of 4 mmol/l. Taking account of normal heart/time volumes and in order to stay below this arterial value Gd-DTPA was injected as a bolus at the rate of 1 mmol/sec. From the phantom measurements there appears to be a functional connection between measured signal intensity and Gd concentration. The method was applied to 15 patients with cerebral tumours, using altogether 26 perfusion examinations. The results from 4 patients are given as examples; in these, blood volume and flow were calculated for each pixel in a 128 × 128 matrix. It was found that the Gd-DTPA injected is sufficient to be shown with certainty in the grey and white matter and that this is able to demonstrate pathological changes in a functional manner. Comparison with Gd-DTPA doses such as are used for morphological imaging (typically, 10 mmol corresponding to 0.1 mmol/kg body weight) has shown that doses above 1.6 mmol may lead to distortion of the concentration curves.

Schlüsselwörter

Kernspintomographie - Kontrastmittel - Turbo-FLASH - Perfusion - Zerebrales Blutvolumen - Zerebraler Blutfluß - Funktionelle Bildgebung

Key words

Magnetic resonance imaging - Contrast media - Cerebrovascular circulation - Blood volume - Regional blood flow - Turbo-flash