Two-Dimensional Parallel Acquisition Technique in 3D MR Colonography

Zusammenfassung

Ziel der Studie: Bestimmung des Einflusses von ein (1D)- und zweidimensionaler (2D) paralleler Akquisitionstechnik (PAT) auf das Kontrast-zu-Rausch-(CNR-)Verhältnis und die Bildqualität bei der helllumigen 3D-MR-Kolonographie. Methoden: An einem 1.5-T-Ganzkörper-MRT-System (MAGNETOM AVANTO®, Siemens AG, Erlangen) wurden in-vitro-Messungen an einem Kolon-Phantom mit einer gespoilten 3D-Gradienten-Echo-(3D-GRE-)Sequenz und einer volumeninterpolierten 3D-GRE-(VIBE-)Sequenz für verschiedene Beschleunigungsfaktoren (PAT-Faktoren) und Auflösungen durchgeführt und jeweils das relative CNR bestimmt sowie die Bildqualität beurteilt. Eine helllumige 3D-MR-Kolonographie mit den PAT-Faktoren 2, 3, 4 und 6 wurde an einem 39-jährigen Probanden durchgeführt und die erhaltenen 3D-Datensätze bezüglich der Bildqualität miteinander verglichen. Ergebnisse: Bei den In-vitro-Messungen ergaben sich für die PAT-Faktoren 1, 2, 3, 4 bzw. 6 mittlere, relative CNR-Werte von 1, 0,81, 0,73, 0,52 und 0,4 bei der 3D-GRE-Sequenz und 1, 0,8, 0,65, 0,45 und 0,3 bei der VIBE-Sequenz. Geringe Einfaltungsartefakte waren bei 2D PAT vor allem für die VIBE-Sequenz zu erkennen. Für die helllumige 3D-MR-Kolonographie konnte bei dem untersuchten Probanden mit Erhöhung des PAT-Faktors bis 6 und einer Reduzierung der Akquisitionszeit auf weniger als 10 s eine ausreichende Bildqualität mit deutlich weniger durch Peristaltik und Pulsationen erzeugten Bildartefakten erreicht werden. Diskussion: Die Verwendung von 2D PAT führt selbst für hohe PAT-Faktoren bis 6 zu einem für Diagnosezwecke akzeptablen CNR-Verlust. Für die 3D-MR-Kolonographie können mit 2D PAT deutlich verkürzte Akquisitionszeiten bei gleich bleibender Auflösung erreicht werden.

Abstract

Purpose: In-vitro and in-vivo examinations to investigate the influence of one (1D)- and two-dimensional (2D) parallel acquisition techniques (PAT) on contrast-to-noise ratio (CNR) and image quality for bright-lumen 3D MR colonography. Materials and Methods: In-vitro measurements were performed on a 1.5 T whole-body MR scanner (MAGNETOM AVANTO®, Siemens AG, Erlangen) with a standard spoiled 3D gradient-echo (3D GRE) sequence and a volume interpolated 3D GRE (VIBE) sequence using a home-built colon phantom. The relative CNR was determined and image quality evaluated for different acceleration factors (PAT factors). A bright-lumen 3D MR colonography with PAT factors 2, 3, 4 and 6 was performed on a 39-year-old volunteer. The 3D data sets were compared with regard to image quality. Results: The mean relative CNR values for the in-vitro measurements were 1, 0.81, 0.73, 0.52 and 0.4 (3D GRE) and 1, 0.8, 0.65, 0.45 and 0.3 (VIBE) for the PAT factors 1, 2, 3, 4 and 6, respectively. Residual aliasing artifacts not affecting image quality in a distinct manner were visible for 2D PAT, especially for the VIBE sequence. Increasing the PAT factor up to 6 and decreasing the acquisition time down to 10 seconds for the bright-lumen 3D MR colonography could achieve adequate image quality with significantly reduced image artifacts caused by peristalsis and pulsations. Discussion: Even for high PAT factors up to 6, 2D PAT only leads to a moderate CNR loss. For a 3D MR colonography, distinct shorter acquisition times can be achieved with identical resolution.

Key words

Magnetic resonance imaging (MRI) - two-dimensional parallel acquisition techniques (2D PAT) - contrast-to-noise ratio (CNR) - 3D MR colonography

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