Kardiale Magnetresonanztomographie und Angiographie

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Ralf Schäfer
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1 Kardiale Magnetresonanztomographie und Angiographie Frauke Frank 1

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 2. Pulsexperimente 3. Kontrast 4. MR-Angiographie 5. Kardiale MRT 6. Beispiel 2

3 1. Einleitung Physikalische Grundlagen, Technik und Anwendung der MRA und kardialen MRT MRA und kardiale MRT wichtig zur Diagnostik von Herzerkrankungen Überprüfung der Herzfunktion Bestimmung des Grades einer Herzklappeninsuffizienz [2] 3

4 2. Pulsexperimente Spin-Echo-Sequenz 90 𝑇𝐸 : Echozeit 180 𝑇𝑅 : Repititionszeit [6] resonante Anregung durch 90 -Puls longitudinale Relaxation (Spin-Gitter) : 𝑻𝟏 transversale Relaxation (Spin-Spin): 𝑻𝟐 180 -Puls macht Dephasierung rückgängig Anlegen von Gradienten zur Schichtselektion und Ortskodierung 4

5 2. Pulsexperimente Schichtselektionsgradient: Gradient zur Schicht Änderung der Resonanzfrequenz entlang der Schicht HF-Pulsform: sin 𝑥 𝑥 Schichtdicke abhängig von der Gradientenstärke & HF-Pulsbreite [3] 5

6 2. Pulsexperimente Phasenkodier- und Auslesegradient zur Ortskodierung: z-achse y-achse x-achse [6] 𝑆 𝑑𝑥𝑑𝑦𝑑𝑧 𝜌 𝑟 𝑒 𝑖 𝜔0 +𝑔𝑦 𝑦 𝑡1 𝑖 𝜔0 +𝑔𝑥 𝑥 𝑡2 𝑒 6

7 2. Pulsexperimente Gradienten-Echo-Sequenz: kurze 𝑇𝑅 schneller Aufnahme 𝟗𝟎 [3] 7

8 2. Pulsexperimente kurze 𝑇𝑅 schlechtes Signal Verwendung von kleinen Flipwinkeln Winkel für maximales Signal cos 𝛼𝐸 = 𝑒 𝑇𝑅 𝑇1 Flipwinkel < 90 FLASH-Sequenz [3] 8

9 2. Pulsexperimente FLASH-Sequenz (Fast Low-Angle Shot): 9

10 3.Kontrast Kontrast: Beeinflussung vom Kontrast eines Bildes durch Spindichte 𝜌, 𝑇1 und 𝑇2 S ~ 𝜌 𝑒 𝑇𝐸 𝑇2 1 𝑒 𝑇𝑅 𝑇1 𝑇1 -Gewichtung: 𝑇𝐸 𝑇2 und 𝑇𝑅 𝑇1 gute Unterscheidung von Gewebe 𝑇2 -Gewichtung: 𝑇𝐸 𝑇2 und 𝑇𝑅 𝑇1 Wasser sehr gut sichtbar Protonendichtegewichtung: 𝑇𝐸 𝑇2 und 𝑇𝑅 𝑇1 Kopf-& Wirbelsäulenbereich 10

11 4. MR-Angiographie Methoden: Time-of-Flight Angiographie Phasenkontrast Angiographie Kontrastmittelunterstützte Angiographie [2] 11

12 4. MR-Angiographie Phasenkontrast-Angiographie: bipolarer Gradient bewirkt Phasenänderung keine ΔΦ für stationäre Spins, sondern nur für bewegte Spins Geschwindigkeitsbestimmung aus ΔΦ diese Gradientenschaltung nennt man Flusskodierung [3] 12

13 4. MR-Angiographie Phasenkontrast-Angiographie: 4 Aufnahmen: 3 entlang der Raumrichtungen mit bipolaren Gradienten (Flusskodierung) ein flusskompensiertes Bild als Referenz 𝐒𝐮𝐛𝐭𝐫𝐚𝐤𝐭𝐢𝐨𝐧 flussbedingte 𝚫𝚽 [3] 13

14 4. MR-Angiographie Phasenkontrast-Angiographie: Vorteile: Turbulenter Fluss gut darstellbar jedes sichtbare Signal kommt von Spinbewegung (Abbildung von Venen möglich) Bestimmung des HSV, Rückflussvolumen bei Herzklappeninsuffizienz Nachteil: Lange Bildaufnahmezeiten wegen der 4 nötigen Einzelbilder 14

15 4. MR-Angiographie Kontrastmittelverstärkte Angiographie: Gd-Komplex als Kontrastmittel Paramagnetisches Gd verkürzt 𝑇1, sodass sich 𝑀0 schnell wieder aufbaut FLASH-Sequenzen haben kurze 𝑇𝐸 und 𝑇𝑅 gute T1-Gewichtung [2] hohe Konzentrationen von Gd werden intensiv dargestellt 15

16 5. Kardiale MRT Herzaufbau: [10] 16

17 5. Kardiale MRT Elektrokardiogramm (EKG): Darstellung der elektrischen Erregungsprozesse am Herzen Synchronisation der Sequenz mit EKG zur Vermeidung von Herzbewegungsartefakten QRS-Komplex: Vorhoferregung bildet sich zurück Kammererregung Triggerverfahren orientieren sich am QRS-Komplex [10] 17

18 5. Kardiale MRT Aufnahme des linken Herzens mit der CINE-Technik [2] 18

19 5. Kardiale MRT CINE-FLASH Bildgebung: - zur Darstellung der Herzbewegung - Aufnahme eines Bildes einer Phase wird auf mehrere Herzschläge verteilt (Segmentierung) - typ. 𝛼 50 bis 60 schnelle Bildaufnahme (weniger Artefakte) Möglichkeiten der Triggerung: prospektive Triggerung retrospektive Triggerung 19

20 Prospektive Triggerung: 5. Kardiale MRT Start der Datenaufnahme mit Erkennen des QRS-Komplexes (und frei einstellbarer Verzögerung) Verzögerung so wählen, dass möglichst wenig Herzbewegung Nachteil: eventuelle Herzrhythmusstörungen werden nicht aufgenommen [3] 20

21 5. Kardiale MRT Retrospektive Triggerung: Kontinuierliche Datenaufnahme und spätere Zuordnung zur Herzphase Vorteil: kompletter Herzzyklus wird abgebildet [3] 21

22 Segmentierung: 5. Kardiale MRT [3] 22

23 5. Kardiale MRT [3] (a):cine-aufnahme von 128 Herzschlägen Atmungsartefakte (b): segmentierte CINE-Aufnahme von mehreren Herzschlägen mit angehaltenem Atem 23

24 Fallotsche Tetralogie 6. Beispiel Ventrikelseptumdefekt Pulmonalstenose reitende Aorta Rechtsherzhypertrophie Untersuchung der Klappenfunktion von Pulmonal- und Trikuspidalklappe [9] Flussmessung an der Pulmonalarterie 24

25 6. Beispiel Überprüfung der Klappenfunktion der Trikuspidal- und Mitralklappe [2] 25

26 6. Beispiel Flussquantifizierung durch MRA und kardiale MRT : Bestimmung des Rückflusses an einer Klappe (Pulmonalklappe) Aufnahme von 3 Bildserien EKG getriggerte CINE-FLASH Sequenzen, die auf Phasenkontrastangiographie beruhen [2] flusskompensiert flusskodiert phasendifferenziert 26

27 6. Beispiel [2] flusskompensiert flusskodiert phasendifferenziert 27

28 6. Beispiel [2] flusskompensiert flusskodiert phasendifferenziert 28

29 6. Beispiel Flusskodierte Bildsequenz der Pulmonalklappe: [2] 29

30 Quellenverzeichnis [1] D. Suter, Medizinphysikskript, Kapitel 9 Kernspintomographie [2] Universitätsklinikum Münster, Institut für Klinische Radiologie, MR-Aufnahmen von Herz-Fallot [3] D. McRobbie, E. Moore, M.Graves, M. Prince. MRI From Picture to Proton. Cambridge University Press, Second Edition [4] M. Vrbanec, Funktionelle kardiale Magnetresonanztomographie, Universität Karlsruhe, Seminar Medizinische Simulationssysteme 2004 [5] D. Nanz, Kardiovaskuläre Bildgebung [6] F. Lütticke, Seminar Bildgebung in der Magnetresonanztomographie, [7] D. Voit, Weiterentwicklung hochauflösender Messverfahren für die funktionelle MRT des menschlichen Gerhins, Universität Göttingen, Dissertation, [8] M. Heller, Untersuchungstechniken des Herzens, [9] Informationsbroschüre der Schweizerischen Herzstiftung,Fallot-Tetralogie [10] M. Hexamer, Physiologieskript, Herz- und Kreislauf, 30

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 31

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