T2*-Quantifizierung mit Multi-Echo-Gradientenechosequenzen: eine vergleichende Studie verschiedener Auslesegradienten
Seonyeong Shin, Seong Dae Yun and N. Jon Shah
23. Januar 2023
Veränderungen in der T2*-Relaxation können in der Bildgebung als Marker für die Hirnaktivität, den Wassergehalt oder zur Abbildung der Auswirkungen paramagnetischer Entitäten, wie z. B. Eisen, verwendet werden. Dies ist besonders nützlich für die Diagnose und Behandlung verschiedener Krankheiten und hilft uns, mehr über die Funktion des menschlichen Gehirns zu erfahren.
T2* wird in der Regel quantifiziert, indem mehrere Echos mit einer Multi-Echo-Gradientenechosequenz aufgenommen werden, die entweder monopolare oder bipolare Auslesegradienten verwendet. Eine Sequenz mit bipolarem Auslesegradienten, QUTE genannt, erreicht eine kürzere Echoabstandszeit und ermöglicht die Erfassung einer größeren Anzahl von Echos in der gleichen Scanzeit. Trotz ihrer relativen Zeiteffizienz und des Potenzials für eine genauere Quantifizierung werden Sequenzen mit monopolarem Auslesen im Allgemeinen bevorzugt, da die Implementierung eines artefaktfreien und robusten bipolaren Auslesens schwierig ist.
In dieser Arbeit wird die Leistung von monopolaren und bipolaren Auslesegradienten für die T2*-Quantifizierung verglichen. Unterschiede in den Auslesegradienten wurden theoretisch mit einer unteren Schranke von Cramér-Rao untersucht und mit Computersimulationen im Hinblick auf die verschiedenen Bildgebungsparameter validiert. Bei der 3T-MRT wurden die Auslesegradienten dann mit Hilfe von Phantom- und In-vivo-Experimenten verglichen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die bipolaren Auslesegradienten sowohl in den Computersimulationen als auch in den experimentellen Ergebnissen eine höhere Präzision aufweisen als die monopolaren Auslesegradienten. Der Unterschied zwischen den beiden Auslesegradienten nahm bei einem niedrigeren SNR (Signal-Rausch-Verhältnis) und einem kleineren TE-Bereich zu, was mit der Vorhersage der unteren Schranke von Cramér-Rao übereinstimmt.
Folglich ist die Verwendung bipolarer Auslesegradienten vorteilhaft für Regionen oder Situationen, in denen ein geringeres SNR erwartet wird oder eine kürzere Aufnahmezeit erforderlich ist.
T2*-Karten von einem gesunden Probanden, die mit monopolaren und bipolaren Auslesegradienten mit Amplitudenmodulationskorrektur erstellt wurden. Jede Spalte und Zeile zeigt die Ergebnisse für einen anderen Satz von (a) α und TE-Bereich und (b) R und TE-Bereich. Bildgebende Parameter: BW/px = 801, ∆TE = 2,92 ms für monopolares Auslesen und 1,47 ms für bipolares Auslesen. Die Zahl in Klammern ist die maximale Anzahl von Echos, die im gegebenen TE-Bereich erreicht wird. Wie durch die gelben Pfeile in der vergrößerten Ansicht angedeutet, sind die anatomischen Strukturen in den T2*-Karten der bipolaren Auslesung deutlich zu erkennen. In (c) zeigen die Ergebnisse für einen anderen Satz von ∆TEs.
Link zur Originalpublikation: T2* quantification using multi-echo gradient echo sequences: a comparative study of different readout gradients