Einfluss des Herzschlages und der Dauer des Atemstillstandes auf die MR-Messung des scheinbaren Diffusions-Koeffizienten (ADC) von hochpolarisiertem Helium-3 in der Lunge

Ziele: Die diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie von hochpolarisiertem He-3 eröffnet die Möglichkeit die Mikrostruktur der Lunge zu untersuchen.Ziel dieser Studie war es den Einfluss der makroskopischen Herzbewegung und einer kurzen Pause nach Ende der Inspiration (EI) auf die ADC-Messung zu untersuchen. Methode: Zur He-3 Bildgebung wurde eine gespoilte Gradient Echo-Sequenz mit bipolarem Diffusionsgradienten (b-Wert 3,89cm^2/s) eingesetzt. Untersucht wurden insgesamt 9 Hausschweine (20kg), wobei jeweils 2 Messungen am lebenden (Herzfrequenz 130/min) und 2 am toten Tier durchgeführt wurden. Es wurde zuerst eine ADC-Messungen unmittelbar nach EI durchgeführt. Zum Vergleich wurde die Messung wiederholt, wobei zum einen die Aufnahme 5s nach EI zum anderen ca. 85s und ca. 13min nach Herzstillstand durchgeführt wurde. Innerhalb einer inspiratorischen Atemanhaltephase wurden 3 coronare und 3 transversale Schichten (FOV/Helium=188×250mm²/ca.240ml) gemessen. Für jede Schicht wurden 6 ADC-Parameterbilder berechnet in denen die Lunge markiert und der Median des ADC bestimmt wurde. Schließlich wurde die Variation des Median in den Vergleichsmessungen gegenüber der ersten Messung bestimmt. Ergebnis: Der ADC bei der Messung 5s nach EI nahm um 1,3% ab. Bei beiden Messungen ohne Herzschlag war der ADC um etwa 7% erhöht. Die Streubreite der Ergebnisse war bei der Messung 13min nach Herzstillstand deutlich erhöht. Schlussfolgerung: Die Variation zwischen den beiden Messungen am lebenden Tier liegt oberhalb der aufgrund des Rauschens zu erwarteten Schwankung. Die Pause am EI könnte zu einer Beruhigung intrapulmonaler Strömungen und damit zu einer Abnahme des ADC führen. Das Ausbleiben des Herzschlages führt zu einer Erhöhung des ADC,wobei die Dauer des Herzstillstandes keine Rolle spielt. Eine Abnahme des Volumens der Thoraxvenen und des Herzens sowie eine Erschlaffung der Bronchialmuskulatur nach Einsetzen des Herzstillstandes könnten zu einer Vergrößerung der Lunge und damit zu einer Zunahme des ADC führen.

Korrespondierender Autor: Morbach AM

Klinik und Poliklinik für Radiologie, Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, Bereich Medizinische Physik, Langenbeckstrasse 1, 55131, Mainz

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Key words

ADC - Helium - Lunge - Herzbewegung - Intrapulmonale Strömung