T2-Zeit-Qantifizierung des Gelenkknorpels: Einfluss des Fit-Algorithmus auf Genauigkeit und Präzision

Ziele: Die Messung der T2-Relaxationszeit am Knorpel (T2) hat großes Potential für die Frühdiagnose der Artrose (OA). In der Regel wird T2 berechnet durch den Fit der zu verschiedenen Echozeiten (TE) gemessenen Signalintensität (SI) an eine Exponentialfunktion. Aufgrund der kurzen T2 im Knorpel und der hohen Auflösung, die für eine sinnvolle Knorpeldarstellung nötig ist, ist ein niedriges Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) unvermeidbar. Da der Mittelwert des Rauschens in der MRT ungleich Null ist und dies beim Fitten der späten Echos nicht berücksichtigt wird, kommt es zu erheblichen Überschätzungen der T2. Ziel unserer Arbeit war es, eine Methode zu entwickeln, die eine genaue und präzise Messung der T2 bei niedrigem SNR ermöglicht, und den Einfluss dieser Methode auf die Genauigkeit und Präzision der T2 in vivo zu prüfen. Methode: Drei Fittmethoden wurden berücksichtigt: Ein linearer logarithmischer Fit (LR), ein nichtlinearer Fit an eine Exponentialfunktion (EX) und ein nichtlinearer Fit an eine neue rauschkorrigierte Exponentialfunktion (REX). Alle drei Methoden wurden an modellierten, synthetischen MRT-Datensätzen (definierte T2 Werte zwischen 10 und 110ms; SNRs zwischen 15 und 120 (bei TE=0ms)) und an Phantommessungen mit einer Multiechosequenz (TE=13.2ms, 8 Echos) verglichen. Genauigkeit (Differenz der berechneten T2 und der definierten T2) und Präzision (Abweichung der T2 Werte) wurden für jede Methode untersucht. Für die Präzision der T2 in vivo wurden 6 Probanden 7 Mal gemessen. Nach Segmentierung des Knorpels und T2 Berechnung wurden alle Datensätze des gleichen Probanden registriert und dann die Standardabweichung der T2-Differenzen berechnet. Ergebnis: Die REX Methode zeigte für jedes SNR und T2 die beste Genauigkeit (Differenz zur definierten, exakten T2<6%), und eine Präzision, die mit der maximalen theoretischen Präzision (P<0.001) vergleichbar war. Die EX und LR Methoden verloren deutlich an Genauigkeit bei niedrigen T2 und SNR (Differenz mit der definierten, exakten T2 bis 442% bzw. 666%). In vivo war auch die Präzision der EX (13.2ms) und LR (15.3ms) –insbesondere für niedrige T2- deutlich kleiner als die der REX (5,2ms). Schlussfolgerung: Für eine genaue und präzise Messung der T2 Werte im Knorpel ist die Berücksichtigung des Rausches wichtig. Eine T2 Berechnung, die das Rauschen berücksichtigt, kann dazu beitragen, die Sensitivität der T2 Relaxationszeit für die Diagnose von pathologische Änderungen der Knorpelmatrix zu erhöhen.

Korrespondierender Autor: Raya García del Olmo JG

Klinikum Großhadern, Institut für Klinische Radiologie, Marchioninistr. 15, 81377 München

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