Performance of fast and ultrafast T2-weighted MRI sequences for common cerebral lesions in children

Abstract

Purpose

The use of fast and ultrafast T2-weighted sequences allows for low-motion-artifact imaging of the cerebrospinal fluid spaces and can thus avoid sedation in young children for cranial MRI (cMRI). It is still unclear to what extent these sequences can also depict other common cerebral findings in children. The aim of the study was to compare the potential delineation of common intracranial findings in pediatric cMRI with two fast and one ultrafast T2-weighted sequences.

Materials and Methods

Children who had undergone a single-shot spin-echo and gradient echo sequence, as well as an ultrafast volume coverage (VC) sequence, in addition to a standard T2-weighted fast spin-echo (FSE) sequence as reference were retrospectively included. Visualization of findings was assessed using a Likert scale from 0 to 3. Differences between groups of findings were quantified using a Kruskal-Wallis test.

Results

284 findings in 126 patients (median age: 10.6 years, interquartile range: 5.1 to 15.0 years) were analyzed. Overall, in fast T2-weighted sequences, the percentage of visible (score 2 or 3) findings was between 60% and 100%. There was little difference between the two fast sequences and the ultrafast VC.

Conclusion

Ultrafast VC as compared to conventional fast sequences allows for almost the same discrimination of common neuropediatric pathologies but at seven times the speed. Although not an equivalent substitute for T2 FSE in parenchymal findings, it can contribute to triage at little expense and thus reduce the burden on both patients and staff.

Key Points

• Fast T2-weighted sequences can depict many types of neuropediatric findings

• They cannot fully replace a T2 fast spin-echo sequence

• An ultrafast volume coverage sequence shows similar quality to conventional fast sequences

Citation Format

• Gräfe D, Anders R, Frahm J et al. Performance of fast and ultrafast T2-weighted MRI sequences for common cerebral lesions in children. Fortschr Röntgenstr 2024; DOI 10.1055/a-2404-8674

Zusammenfassung

Ziel

Schnelle und ultraschnelle T2-gewichtete Sequenzen ermöglichen eine Darstellung der inneren und äußeren Liquorräume weitgehend ohne Bewegungsartefakte. Hierdurch kann auch bei jüngeren Kindern eine kraniale MRT (cMRI) ohne Sedierung erfolgen. Inwieweit diese Sequenzen auch andere häufige zerebrale Läsionen bei Kindern darstellen können, ist nicht bekannt. Das Ziel der Studie war zwei schnelle und eine ultraschnelle T2-gewichtete Sequenz bezüglich der Darstellbarkeit häufiger intrakranieller Läsionen bei Kindern zu vergleichen.

Material und Methoden

In die retrospektive Studie wurden Kinder, die sowohl eine single-shot spin-echo-Sequenz, eine schnelle Gradientenecho-Sequenz als auch eine ultraschnelle Volume Coverage (VC)-Sequenz, sowie eine konventionelle T2-gewichtete fast-spin-echo-Sequenz als Referenz erhalten hatten. Die Sichtbarkeit von Läsionen wurde auf einer Likert-Skala von 0 bis 3 bestimmt. Unterschiede zwischen den Gruppen wurden über den Kruskal-Wallis-Test quantifiziert.

Ergebnisse

284 Läsionen bei 126 Patienten (mittleres Alter 10,6 Jahre, Interquartilsabstand 5,1 bis 15,0 Jahre) wurden eingeschlossen. Insgesamt waren zwischen 60% und 100% der Läsionen in den schnellen T2-gewichteten Sequenzen sichtbar (Score 2 oder 3). Die beiden schnellen und die ultraschnelle VC-Sequenz unterschieden sich kaum.

Schlussfolgerung

Die ultraschnelle VC-Sequenz ermöglicht, verglichen mit konventionellen schnellen Sequenzen, eine annähernd gleiche Abgrenzung häufiger neuropädiatrischer Pathologien mit etwa siebenfacher Geschwindigkeit. Obwohl die Sequenzen die T2-FSE bei Parenchymläsionen nicht ersetzt, ermöglichen sie eine niedrigschwellige Triage und könnten so Patienten und Gesundheitssystem entlasten.

Kernaussagen

• Schnelle T2-gewichtete Sequenzen können viele neuropädiatrische Läsionen abbilden.

• Sie ersetzen jedoch keine konventionelle T2 fast spin-echo Sequenz.

• Eine ultraschnelle Volume Coverage-Sequenz hat eine mit konventionellen schnellen Sequenzen vergleichbare Qualität.

Keywords

brain - sedation - MR-imaging - artifacts

Publication History

Received: 24 March 2024

Accepted after revision: 18 August 2024

Article published online:
30 October 2024

• References

• 1 Sorge I, Hirsch FW, Voit D. et al. Decreased Need for Anesthesia during Ultra-Fast Cranial MRI in Young Children: One-Year Summary. Fortschr Röntgenstr 2022; 194: 192-198
• 2 Rozovsky K, Ventureyra EC, Miller E. Fast-brain MRI in children is quick, without sedation, and radiation-free, but beware of limitations. J Clin Neurosci 2013; 20: 400-405
• 3 Penzkofer AK, Pfluger T, Pochmann Y. et al. MR imaging of the brain in pediatric patients: diagnostic value of HASTE sequences. AJR Am J Roentgenol 2002; 179: 509-514
• 4 Grafe D, Roth C, Weisser M. et al. Outpacing movement – ultrafast volume coverage in neuropediatric magnetic resonance imaging. Pediatr Radiol 2020; 50: 1751-1756
• 5 Voit D, Kalentev O, van Zalk M. et al. Rapid and motion-robust volume coverage using cross-sectional real-time MRI. Magn Reson Med 2020; 83: 1652-1658
• 6 Uecker M, Zhang S, Voit D. et al. Real-time MRI at a resolution of 20 ms. NMR Biomed 2010; 23: 986-994
• 7 Hirsch FW, Frahm J, Sorge I. et al. Real-time MRI: a new tool of radiologic imaging in small children. Eur J Pediatr 2023; 182: 3405-3417
• 8 Read P, Meyer M-P. Gamma Group. Restoration of motion picture film. Oxford; Boston: Butterworth-Heinemann; 2000
• 9 Cohen J. Statistical power analysis for the behavioral sciences. 2nd. Aufl.. Hillsdale, N.J.: L. Erlbaum Associates; 1988
• 10 Patel DM, Tubbs RS, Pate G. et al. Fast-sequence MRI studies for surveillance imaging in pediatric hydrocephalus. J Neurosurg Pediatr 2014; 13: 440-447
• 11 O’Neill BR, Pruthi S, Bains H. et al. Rapid sequence magnetic resonance imaging in the assessment of children with hydrocephalus. World Neurosurg 2013; 80: e307-312
• 12 Shope C, Alshareef M, Larrew T. et al. Utility of a pediatric fast magnetic resonance imaging protocol as surveillance scanning for traumatic brain injury. J Neurosurg Pediatr 2021; 27: 475-481
• 13 Kazmierczak PM, Duhrsen M, Forbrig R. et al. Ultrafast Brain Magnetic Resonance Imaging in Acute Neurological Emergencies: Diagnostic Accuracy and Impact on Patient Management. Invest Radiol 2020; 55: 181-189
• 14 Jaimes C, Yang E, Connaughton P. et al. Diagnostic equivalency of fast T2 and FLAIR sequences for pediatric brain MRI: a pilot study. Pediatr Radiol 2020; 50: 550-559
• 15 Vanderby SA, Babyn PS, Carter MW. et al. Effect of anesthesia and sedation on pediatric MR imaging patient flow. Radiology 2010; 256: 229-237