T1-, T2- und T2*-Relaxationswerte von Äpfeln, Birnen, Zitrusfrüchten und Kartoffeln im Vergleich zu menschlichen Geweben

ZusammenfassungZiel dieser Arbeit waren eine systematische Bestimmung der Relaxationswerte verschiedener Obst- und Kartoffel-sorten und ein Vergleich mit menschlichen Geweben, um damit eine verbesserte Basis für die Auswahl von pflanzlichen Probekörpern bei der Entwicklung neuer MRT-Untersuchungsmethoden und Sequenztechniken zu erreichen. Häufig wird für diesen Zweck geliertes Agar eingesetzt, dessen Herstellung aber aufwändig und zeitintensiv ist. In der vorliegenden Arbeit wurde übliche Handelsware aus dem Supermarkt, Äpfel (Malus, 8 Sorten), Birnen (Pyrus, 2 Sorten), Zitrusfrüchte (Citrus, 5 Sorten) und rohe Kartoffeln (Solanum tuberosum, 8 Sorten) herangezogen, die leicht und nahezu ganzjährig zu beschaffen sind. Die T1-, T2- und T2*-Relaxationszeiten dieser Naturprodukte wurden mit angepassten Versuchsprotokollen an einem 1,5-Tesla-MR-Tomographen und mono-exponentieller Anpassung bestimmt und mit Literaturwerten für verschiedene Parenchymgewebe, Fettgewebe und Körperflüssigkeit (Liquor) verglichen. Es ergaben sich folgende Werte: Äpfel: T1: 1486 - 1874 ms, T2: 163 - 281 ms, T2*: 2,3 - 3,2 ms; Birnen: T1: 1631 - 1969 ms, T2: 119 - 133 ms, T2*: 10,1 - 10,6 ms, Zitrusfrüchte (Fruchtfleisch) T1: 2055 - 2632 ms, T2: 497 - 998 ms, T2*: 151 - 182 ms; Zitrusfrüchte (Schale): T1: 561 - 1669 ms, T2: 93 - 119 ms, Kartoffeln: T1: 1011 - 1459 ms, T2: 166 - 210 ms, T2*: 20 – 30 ms. Die T1-Werte aller untersuchten Objekte (außer Kartoffeln und Schalen der Zitrusfrüchte) waren länger als die menschlicher Gewebe. Auch T2-Werte (außer Birnen und Schalen der Zitrusfrüchte) waren in den Obstsorten und Kartoffeln tendenziell länger. T2*-Werte waren bei Äpfeln, Birnen und Kartoffeln kürzer als bei gesunden Geweben, bei den Zitrusfrüchten dagegen länger. Die Ergebnisse zeigen, dass zwar die Relaxationswerte vieler Früchte nicht exakt zu einem menschlichen Gewebe passen, dass aber durchaus ein für manche Anforderungen passendes Kontrast- und Signalverhalten durch eine passende Auswahl von Früchten und eventuell durch eine Messparameteranpassung erreicht werden kann.

SummaryThe aim of the project was a systematic assessment of relaxation times of different fruits and vegetables and a comparison to values of human tissues. Results provide an improved basis for selection of plant phantoms for development of new MR techniques and sequences. Vessels filled with agar gel are mostly used for this purpose, preparation of which is effortful and time-consuming. In the presented study apples, (malus, 8 species), pears, (pyrus, 2 species), citrus fruits (citrus, 5 species) and uncooked potatoes (solanum tuberosum, 8 species) from the supermarket were examined which are easily available nearly all-the-year. T1, T2 and T2* relaxation times of these nature products were measured on a 1.5 Tesla MR system with adapted examination protocols and mono-exponential fitting, and compared to literature data of human parenchyma tissues, fatty tissue and body fluid (cerebrospinal fluid). Resulting values were as follows: apples: T1: 1486 – 1874 ms, T2: 163 - 281 ms, T2*: 2,3 – 3,2 ms; pears: T1: 1631 - 1969 ms, T2: 119 - 133 ms, T2* : 10,1 – 10,6 ms, citrus fruits (pulp) T1: 2055 – 2632 ms, T2: 497 - 998 ms, T2* : 151 – 182 ms; citrus fruits (skin) T1: 561 - 1669 ms, T2: 93 - 119 ms; potatoes: T1: 1011 - 1459 ms, T2: 166 - 210 ms, T2* : 20 – 30 ms. All T1-values of the examined objects (except for potatoes and skins of citrus fruits) were longer than T1 values of human tissues. Also T2 values (except for pears and skins of citrus fruits) of the fruits and the potatoes tended to be longer. T2* values of apples, pears and potatoes were shorter than in healthy human tissue. Results show relaxation values of many fruits to be not exactly fitting to human tissue, but with suitable selection of the fruits and optionally with an adaption of measurement parameters one can achieve suitable contrast and signal characteristics for some purposes.