Dynamische Bildgebung der Nasenhaupthöhle und der Nasennebenhöhlen im MR mittels polarisiertem ³Helium

Zusammenfassung.

Ziel: Im Rahmen dieser Studie sollte untersucht werden, ob die Inhalation von polarisiertem ³Helium und Bildgebung mittels MRT zu einer Anreicherung des Edelgases in der Nasenhaupthöhle und den Nasennebenhöhlen führt. Ziel war es, durch die ³Helium-MRT eine Darstellung der Nasenhaupthöhle und der Nasennebenhöhlen zu ermöglichen und Verteilungsstörungen der Ventilation der Nasennebenhöhlen zu beurteilen. Probanden und Methoden: Untersucht wurden drei Probanden. ³Helium-Gas wurde durch optisches Pumpen auf einen Polarisationsgrad von 40 - 50 % polarisiert. Über ein Glasröhrchen wurden 300 ml 100 % ³Helium in die linke Nasenöffnung bei verschlossener kontralateraler Nasenöffnung und anschließendem zweimaligen Valsalva Manöver appliziert. Durch die Verwendung einer im Rahmen der Lungenforschung erprobten computerunterstützten Applikationseinheit konnte ein vorwählbares Gasvolumen bei korrekter Abgabe des ³Heliums während der Inspiration gewährleistet werden. Die Aufnahmen wurden an einem 1,5-T-MRT-System angefertigt. Die Messungen erfolgten mit einer ultraschnellen zweidimensionalen FLASH-Sequenz (TR = 2 ms, TE = 0,7 ms, FA < 2 °, Matrix 75 × 128, FOV = 500 mm) mit einer zeitlichen Auflösung von 130 ms. Ergebnisse: Der linke Sinus maxillaris zeigt sich nach Gabe des ³He-Gases signalintensiver als der rechte. Die mittlere Signalintensität war mit 526 ± 86 links größer als rechts (336 ± 102). Der Sinus frontalis und der Sinus ethmoidalis links und rechts zeigten nur eine Aufnahme des ³Helium-Gases nach zweimaligem Valsalva-Manöver. Durch die niedrige Signalintensität der Ethmoidal- und Frontalzellen kamen diese nur flau zur Darstellung. Das Signal/Rauschverhältnis betrug für den Sinus maxillaris links 14,1, rechts 8,9, den Sinus ethmoidalis links 6,3, rechts 5,8 und den Sinus frontalis links 6,6 und rechts 7,8. Schlussfolgerung: Mit der ³Helium-MRT ist eine Darstellung der Nasenhaupthöhle und der Nasennebenhöhlen möglich. Bei guter Signalintensität der Maxillarzellen bleiben jedoch Interpretationen über die Ventilation der Ethmoidal- und der Frontalzellen spekulativ.

Dynamic imaging of the nasal cavity and the paranasal sinuses with polarized ³helium MRI.

Purpose: Reduced or blocked ventilation of the paranasal sinuses is probably the most important factor in the development of sinusitis. Recently, the use of optically polarized noble gas isotopes has attracted increasing interest for use in a variety of promising MR applications. The aim of this study was to test the feasibility of imaging and visualization ventilation of the nasal cavity and paranasal sinus in MR by inhalation of hyperpolarized ³helium. The goal was to evaluate ventilation defects of the paranasal sinuses. Volunteers and Methods: Three volunteers were enrolled in the study. ³Helium was polarized to 40 - 50 % by direct optical pumping. 300 ml of 100 % ³helium were administered in the left nasal vestibule through a glass tube. With a closed contralateral nasal vestibule, the Valsalva maneuver was performed twice. Using a dedicated application unit, which is also used in MR imaging of the lung, an exact amount of ³helium gas was administered at the beginning of inspiration. Measurements were carried out on a clinical 1.5 T scanner. Coronal images of the nasal cavity and paranasal sinuses were acquired using ultrafast gradient-echo pulse sequence (TR = 2 ms, TE = 0.7 ms, FA < 2 °, 75 × 128, FOV = 500) with an image aquisition time of 130 ms. Results: The oral cavity and nasal cavities display a very high signal intensity after inhalation of polarized ³helium gas. The signal intensity in the left maxillary sinus was higher compared to the right one. The mean signal intensity on the left side was 526 ± 86 and on the right side 336 ± 102. The left and right frontal sinus and ethmoid sinus only show signal of hyperpolarized ³helium after two Valsalva maneuvers. Because of the low signal intensity of the frontal and ethmoid cells their visualization was incomplete. The signal to noise ratio was 14.1 for the left maxillary sinus, 8.9 for the right side, 6.3 for the left ethmoid sinus, 5.8 for the right side and 6.6 for the left frontal sinus and 7.8 for the right side. Conclusion: ³Helium MR allows imaging of the nasal cavity and the paranasal sinuses. Perhaps this method could be a new tool to visualize the ventilation of the maxillary sinus without ionizing radiation. Interpretations about the ventilation of the frontal and ethmoid cells remain speculative.

Schlüsselwörter:

³Helium - Nasenhaupthöhle - Nasennebenhöhlen - Kernspintomographie - Ventilation

Key words:

³Helium - Nasal cavity - Paranasal sinus - Magnetic resonance - Ventilation

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