Qualitative und quantitative assessment of myocardial perfusion using magnetic resonance imaging

Summary

Purpose: Purpose of this study was to test a triple slice saturation recovery turbo FLASH sequence for myocardial perfusion imaging. In addition data-evaluation-tools for qualitative and quantitative perfusion parameters are presented and preliminary tested. Material and Methods: We examined 8 healthy volunteers and 4 patients with myocardial infarction. Parameters of the saturation recovery turbo FLASH sequence were as follows: TR = 2.5 msec, TE = 1.2 msec, α = 8 °, 3 slices, thickness 10 mm. For data analysis signal-intensity time curves were calculated pixel by pixel and evaluated for signal-intensity-increase over baseline and signal-intensity-upslope. Images were displayed color-coded. For quantitative data analysis we used the indicator dilution theory and developed a deconvolution algorithm which takes the arterial input function into account to calculate the myocardial mean transit time (MTT). Results: The color-coded parametermaps showed uniform conditions in normal myocardium of volunteers, but reduced signal-intensity-increase over baseline and signal-intensity-upslope for infarcted areas in patients. The MTTs calculated using our algorithm were significantly shorter than those assessed with previous methods and matched better with values derived from literature. Infarcted areas show prolonged MTTs in comparison to normal myocardium. Conclusion: A triple slice saturation recovery turbo FLASH sequence is suitable for myocardial perfusion imaging. Color-coded parametermaps can visualize hypoperfused areas. For calculating myocardial MTTs using indicator dilution therapy a deconvolution algorithm is necessary.

Zusammenfassung

Zielsetzung: Ziel der Studie war die Erprobung einer Dreischicht Saturation Recovery Turbo FLASH Sequenz bei der Untersuchung der regionalen Myokardperfusion. Für die Datenauswertung stellen wir qualitative und quantitative Nachverarbeitungsmethoden vor, die wir an Probanden und Patienten testeten. Material und Methode: Wir untersuchten 8 gesunde Probanden und 4 Patienten mit Myokardinfarkten. Parameter der verwendeten Saturation Recovery Turbo FLASH Sequenz waren: TR = 2,5 ms, TE = 1,2 ms und α = 8°. Es wurden drei 10 mm dicke Schichten akquiriert. Zur Datenanalyse berechneten wir pixelweise Signalintensitäts-Zeit Kurven und werteten diese nach der Signalintensitätszunahme über den Ausgangswert und Signalintensitätsanstieg aus. Die Ergebnisse stellten wir farbkodiert dar. Zur quantitativen Datenauswertung nach Indikatorverdünnungstheorie entwickelten wir einen Rückfaltungsalgorithmus, der die arterielle Inputfunktion bei der Berechnung der myokardialen Mean Transit Time (MTT) berücksichtigt. Ergebnisse: Mit Hilfe der farbkodierten Parameterbilder konnten normal perfundierte von hypoperfundierte Myokardarealen gut unterschieden werden. Die mit unseres Algorithmus berechneten MTTs waren kürzer als die mit bisherigen Methoden abgeschätzten. Mit aus der Literatur ermittelten MTT Werten stimmten unsere MTTs besser überein. Infarktareale zeigten verlängerte MTTs. Schlußfolgerung: Eine Saturation Recovery Turbo FLASH Sequenz ist für die Untersuchung der regionalen Myokardperfusion in bis zu drei Schichten geeignet. Farbkodierte Parameterbilder können hypoperfundierte Myokardareale qualitativ darstellen. Für eine Berechnung der myokardialen MTT liefert ein Rückfaltungsalgorithmus verbesserte Abschätzungen der myokardialen MTT.