The Impact of TE and TR on Apparent Diffusion Coefficient and Diffusion-derived Vessel Density Quantification: Studies of Healthy Liver and Spleen

Abstract

Purpose

This study investigates the impact of echo time (TE) and repetition time (TR) on apparent diffusion coefficient (ADC) and diffusion-derived vessel density (DDVD) values. Spleen has longer T1 and T2 than the liver, and spleen has a T2 similar to most hepatocellular carcinomas.

Materials and Methods

Liver and spleen diffusion MRI was conducted with six volunteers at 3.0 T with multiple sessions. When TE was changed with steps of TE=46 ms, 52 ms, 60 ms, 70 ms, and 80 ms, TR was fixed at 2000 ms. When TR was changed with steps of TR=200 ms, 300 ms, 500 ms, 1000 ms, and 2000 ms, TE was fixed at 46 ms. The b-values included 0, 1, 2, 10, and 600 s/mm². ADC was calculated with b=0 and b=600 s/mm² images. DDVD was the signal difference between on b=0 image and a very low b-value image (b=1, 2, 10 s/mm²). Thirty-five scans for each ADC data point and 23 scans for each DDVD data point were included.

Results

Following the increase in TE from 46ms to 80ms, the ADC value increased by 23.9% (median) for the liver and 18.2% (median) for the spleen, while the ADC_spleen/ADC_liver ratio was smaller when TE was longer. Following the increase in TR from 200ms to 2000 ms, the ADC value decreased by 4.8% (median) for the liver and 14.6% (median) for the spleen, while the ADC_spleen/ADC_liver ratio was smaller when TR was longer. Following the increase in TE from 46ms to 80ms, there was a decrease in the DDVD value. DDVD_spleen/DDVD_liver ratios were greater when TE was long. Following the increase in TR from 200ms to 2000ms, there was a biphasic change in the DDVD value. The DDVD values were highest when TR was 500ms, and DDVD_spleen/DDVD_liver ratios followed a mono-phasic decrease.

Conclusion

TR and TE have very notable impact on the ADC and DDVD values of the liver and spleen.

Key Points

• An increase of TE and an increase of TR are both associated with a decreasing ADC_spleen/ADC_liver ratio.

• Longer TE is associated with an increased DDVD_spleen/DDVD_liver ratio.

• The lesion detectability and lesion-to-tissue contrast by ADC and DDVD maps may be amplified by optimizing TE and TR values.

Citation Format

• Xu FY, Wáng YXJ. The Impact of TE and TR on Apparent Diffusion Coefficient and Diffusion-derived Vessel Density Quantification: Studies of Healthy Liver and Spleen. Rofo 2026; DOI 10.1055/a-2777-6695

Zusammenfassung

Ziel

Diese Studie untersucht den Einfluss von TR und TE auf den ADC und die diffusionsabgeleitete Gefäßdichte (DDVD). Die Milz hat längere T1- und T2-Zeiten als die Leber, und die Milz weist eine ähnliche T2-Zeit wie die meisten hepatozellulären Karzinome auf.

Materialien und Methoden

Eine Diffusions-MRT von Leber und Milz wurde mit 6 Freiwilligen bei 3,0 T in mehreren Sitzungen durchgeführt. Bei Änderung der TE in Schritten von TE=46 ms, 52 ms, 60 ms, 70 ms und 80 ms wurde TR auf 2000 ms fixiert. Bei Änderung von TR in Schritten von TR=200 ms, 300 ms, 500 ms, 1000 ms und 2000 ms wurde TE auf 46 ms fixiert. Die b-Werte umfassten 0, 1, 2, 10, 600 s/mm². ADC wurde mit Bildern mit b=0 und b=600 s/mm² berechnet. DDVD war die Signaldifferenz zwischen einem Bild mit b=0 und einem Bild mit sehr niedrigem b-Wert (b=1, 2, 10 s/mm²). 35 Scans für jeden ADC-Datenpunkt und 23 Scans für jeden DDVD-Datenpunkt wurden einbezogen.

Ergebnisse

Nach Erhöhung der Echozeit (TE) von 46 ms auf 80 ms stieg der ADC-Wert in der Leber um 23,9 % (Median) und in der Milz um 18,2 % (Median). Das Verhältnis ADC_Milz/ADC_Leber war bei längerer TE geringer. Nach Erhöhung der Repetitionszeit (TR) von 200 ms auf 2000 ms sank der ADC-Wert in der Leber um 4,8 % (Median) und in der Milz um 14,6 % (Median). Auch hier war das Verhältnis ADC_Milz/ADC_Leber bei längerer TR geringer. Nach der Erhöhung des TE-Werts von 46 ms auf 80 ms sank der DDVD-Wert. Die DDVD_Milz/DDVD_Leber-Verhältnisse waren bei längerer TE höher. Nach der Erhöhung des TR von 200 ms auf 2000 ms kam es zu einer zweiphasigen Veränderung des DDVD-Wertes; die DDVD-Werte waren am höchsten, als der TR 500 ms betrug, und die DDVD_Milz/DDVD_Leber-Verhältnisse folgten einem einphasigen Rückgang.

Schlussfolgerung

TR und TE haben einen sehr deutlichen Einfluss auf die ADC- und DDVD-Werte von Leber und Milz.

Kernaussagen

• Ein Anstieg von TE und TR sind beide mit einem sinkenden ADC_Milz/ADC_Leber-Verhältnis verbunden.

• Eine längere TE ist mit einem erhöhten DDVD_Milz/DDVD_Leber-Verhältnis verbunden.

• Die Läsionserkennbarkeit und der Läsions-Gewebe-Kontrast durch ADC- und DDVD-Karten können durch Optimierung der TE- und TR-Werte verbessert werden.

Keywords

Diffusion weighted imaging - spleen - Liver

Publication History

Received: 25 October 2025

Accepted after revision: 19 December 2025

Article published online:
20 January 2026

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