Diffusions-Tensor-Bildgebung des menschlichen Gehirns mit SENSE und Nervenbahnrekonstruktionen bei 7T

Ziele: In der Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI: Diffusion Tensor Imaging) die Beobachtung molekularer Diffusion im Gewebe und die Analyse anatomischer Strukturen in-vivo. Mit DTI können anisotrope Diffusionseffekte im Gewebe dargestellt werden. Aus einem DTI-Datensatz kann durch Bestimmung der Diffusions-Tensoren in jedem Bildelement der Verlauf von Nervenfasern rekonstruiert werden. Wegen der Vielzahl der Fasern, die aus einem Datensatz rekonstruiert werden können, ist die Visualisierung des Faserverlaufs eine große Herausforderung. Diese Studie zeigt, dass Diffusions-Tensor-Bildgebung des menschlichen Gehirns und Nervenbahnrekonstruktionen in einem Ultra-Hochfeld Ganzkörper-MR-Tomographen möglich ist und betrachtet hierbei den Einfluss der parallelen Bildgebungstechnik SENSitivity Encoding (SENSE). Methode: DTI des menschlichen Gehirns wurde an 8 Probanden in einem 7T Ganzkörper-MR-Tomographen (Achieva, Philips Medical Systems) mit einer Prototyp SENSE-Kopfspule durchgeführt (Messparameter: TR=3600ms; TE=74ms; FOV=230mm; Matrix=128×128; b=0, 250, 500, 750, 1000; Schichtdicke=3mm und NSA=2). 7T-DTI wurde mit 3T-DTI mit den gleichen Parametern verglichen. Um Bewegungsartefakte in den Bildern zu reduzieren, wurden die DTI Bilder mit der Software Diffusion Registration (PRIDE) nachverarbeitet. Aus den nachverarbeiteten DTI Datensätzen wurden die Verläufe der Nervenbahnen mithilfe der Software FiberTracking (PRIDE) rekonstruiert. Ergebnis: Diese Studie zeigt, dass DTI bei 7T mit SENSE die Aufnahme diffusionsgewichtete MR-Bilder in hoher Qualität ermöglicht. Um Suszeptibilitätsartefakte zu reduzieren ist ein Shim zweiter Ordnung vor der Datenaufnahme nötig. Die parallele Bildgebungstechnik SENSE erhöht die Aufnahmegeschwindigkeit und reduziert Suszeptibilitätsartefakte bei 7T DTI auf ein Minimum. Schlussfolgerung: Diffusions-Tensor-Bildgebung ist eine sich schnell entwickelnde Technik in der Neuroradiologie und ermöglicht, Information über den Verlauf der Nervenfasern im menschlichen Gehirn zu erhalten. Die Nervenfaserdarstellung mit hochaufgelösten SENSE-DTI Datensätzen bei 7T bietet eine vielversprechende Möglichkeit die neuronale Vernetzung des menschlichen Gehirns genauer zu erforschen. DTI bei ultra-hohen Magnetfeldern kann zur detaillierten Untersuchung von Erkrankungen der weißen Hirnsubstanz (z.B. Multiple Sklerose) und anderen Erkrankungen, die die Integrität der weißen Hirnsubstanz verändern (z.B. Hirntumoren) beitragen.

Korrespondierender Autor: Sammet S

The Ohio State University, Department of Radiology, 1654 Upham Drive, 43210 Columbus

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Diffusions Tensor Bildgebung - MR Tomographie - 7 Tesla