Einfluß von Atmung und Pulsatilität auf die Genauigkeit von MR-Phasenkontrast-Flußmessungen: „in vitro”-Evaluation

Zusammenfassung

Ziel: Bestimmung des Einflusses von Flußpulsatilität und atembedingter Gefäßbewegung auf die Meßgenauigkeit von Blutflußmessungen mittels MR-Phasenkontrasttechnik. Material und Methode: Flußmessungen wurden in Phantomen in einem 1,5-T-MRT-System mit der Phasenkontrasttechnik unter Verwendung verschiedener Flußmengen, Pulsatilitätsgrade und Bildphasenzahlen durchgeführt. Für die Bestimmung des Einflusses der Atembewegung wurden die Flußmessungen bei gleichzeitiger Bewegung des ganzen Phantoms durchgeführt. Ergebnisse: Die auf 6 und 16 Bildphasen beruhenden Messungen waren erheblich genauer (p < 0,05) als die auf einer Phase beruhenden. Die Zunahme der Flußpulsatilität führte zu einer Erhöhung der Meßstreubreite. Für eine ausreichende Meßgenauigkeit muß deshalb mit Zunahme der Pulsatilität die Anzahl der Bildphasen erhöht werden. Simulierte Atembewegungen mit einer Exkursionstiefe von nur 5 mm führten zu einer Überschätzung des wahren Flusses um 22,9 bis 42,1 %. Die Messungen ohne Atembewegung waren signifikant genauer (p < 0,001). Bei einer Atemexkursionstiefe von 15 mm erhöhte sich die gemessene Gefäßfläche um mehr als 100 % und die gemessenen Flußwerte auf 1126 ml/min (wahrer Fluß = 720 ml/min). Schlußfolgerung: Genaue Flußvolumenmessungen mit der Phasenkontrasttechnik setzen eine Anpassung der Akquisitionsparameter an die physiologischen Gegebenheiten des untersuchten Gefäßes voraus. Meßdaten von atembewegten Gefäßen sollten nur atemangehalten aufgenommen werden.

Summary

Purpose: Determination of the influence of pulsatility of blood flow and respiration-induced vascular motion on the accuracy of MR phase contrast flow measurements. Material and methods: Flow measurements in phantoms were performed with the phase contrast technique in a 1.5 Tesla MRI system using different flow volumes, varying degrees of flow pulsatility and a varying number of image phases. To determine the influence of respiratory motion on flow measurement accuracy, flow data was collected during motion of the whole phantom. Results: Flow measurements based on 6 and 16 image phases were significantly more accurate (p < 0.05) than those based on one phase. An increase in the degree of pulsatility resulted in a widening of the error range. Hence, increasing pulsatility demands an increase in the number of acquired phases to maintain sufficient measurement accuracy. Simulated respiratory motion with an excursion depth of only 5 mm resulted in a significant overestimation of true flow ranging between 22.9 and 42.1 %. Measurements without simulated respiratory motion were more accurate (p < 0.001). An excursion depth of 15 mm led to a vast increase in the apparent vessel size in excess of 100 %. Flow volume measurements increased accordingly to 1126 ml/min (true flow = 720 ml/min). Conclusion: Accurate phase-contrast based flow measurements require an adjustment of acquisition parameters to correspond to the physiology of the vessel under consideration. Flow data in vessels subject to respiratory motion should only be collected in apnoea.

Schlüsselwörter:

Magnetresonanzangiographie - Phasenkontrast-MRI - Flußquantifikation - Phantomstudie - Pulsatiler Fluß - Atembewegung

Key words:

Magnetic resonance angiography - Phase contrast MRI - Flow quantification - Phantom study - Pulsatile flow -Respiratory motion