Untersuchung von Strömungsverhältnissen an künstlichen Modellen mittelgroßer stenotischer Gefäße mit der 3D-Phasenkontrast-Magnetresonanztomographie

ZusammenfassungDie Phasenkontrast-Magnetresonanztomographie (PC-MRT) ermöglicht die Aufnahme von tridirektional kodierten Geschwindigkeitsdaten, die zur Darstellung von Strömungsverhältnissen im menschlichen Blutkreislauf verwendet werden können. In dieser Arbeit wurde die PC-MRT genutzt, um in vitro dreidimensionale Flussdaten von Modellen mittelgroßer stenotischer Gefäße an einem speziell entwickelten Flussphantom aufzunehmen. Es erfolgten Experimente im Hinblick auf Signalauslöschungen hinter der Verengung mit Stenosemodellen von 5 mm sowie 8 mm Innendurchmesser, die eine Stenosierung von ca. 50% aufwiesen. Messungen erfolgten bei verschiedenen Durchflussvolumina (180–640 ml/min), Schichtdicken (1–4 mm) und Feldstärken (1,5 und 3,0 T) sowie mit Schicht- und Volumenanregungstechnik. Die Bewertung der Messungen erfolgte sowohl qualitativ als auch anhand von vor und hinter der Stenose ermittelten mittleren Signal-zu-Rausch-Werten (SNR). Die Ergebnisse zeigen, dass eine Untersuchung von Stenosen in Gefäßsystemen mittlerer Größe (ca. 8 mm) nur bei hohem Feld (3,0 T) und bis zu einer maximalen Flussrate von ca. 500 ml/min sinnvoll ist. Im Vergleich wiesen die beiden Anregungstechniken keine Unterschiede in den gefundenen Strömungscharakteristika auf, wobei die SNR-Werte der Volumenanregungsmessungen im Allgemeinen höher waren, was ebenso für dickere Schichten zutraf. Die Phantommessungen legen nahe, dass dreidimensionale Geschwindigkeitsdaten von mittelgroßen stenotischen Gefäßen in bestimmten Flussbereichen abbildbar sind. Die dargestellten Ergebnisse können als Anhaltspunkt für Messungen am Patienten dienen, um abzuschätzen, ob eine Untersuchung mit der beschriebenen Methode sinnvoll ist.

Phase contrast MRI allows access to tri-directional encoded velocity information and therefore, measurement of flow in the human hemodynamic system. The aim of this work was to investigate whether this technology could be applied to support the grading of stenosis in mid-size arteries. Using a specially constructed flow phantom and a stenosis model with tube diameter of 5 mm and 8 mm and a stenosis of 50%, experiments at different flow rates (180–640 ml/min), slice thickness (1–4 mm), field strength (1.5 and 3.0 T), and multi-slice as well as 3D volume acquisition were performed. The observations were assessed visually and evaluated by signal-to-noise (SNR) ratios in regions before and after the stenosis. The obtained results show that examinations should be performed at high field (3.0 T) and at flow rates up to 500 ml/min without hampering the measurements by areas of signal loss. In comparison, no detectable differences in the flow patterns of the two acquisition schemes could be observed. However, the SNR was higher using the 3D volume acquisition and thick slices. In summary, 3D PC-MRI of mid-size vessels with stenosis is feasible for certain flow rates. The presented results could be seen as guidance for in vivo situations to assess if an examination of a patient is reasonable in terms of outcome.