Rofo 2000; 172(12): 1043-1051
DOI: 10.1055/s-2000-9217
NEURORADIOLOGIE
ORIGINALARBEIT
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Flussquantifizierung mit der Magnetresonanz-Tomographie: Eine experimentelle Studie an einem Flussmodell und Liquor-Flussmessungen im Aquaeductus cerebri bei Probanden

G. Brinkmann, O. Harlandt, C. Muhle, J. Brossmann, M. Heller
  • Klinik für Diagnostische Radiologie, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
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Publication Date:
31 December 2000 (online)

Zusammenfassung.

Ziel: Evaluation der MR-Flussquantifizierung an einem Schlauchmodell und im Aquaeductus cerebri bei Probanden. Probanden und Methoden: Alle Studien wurden an einem 1,5 T Gerät mit einer Kopfspule und FLASH 2D Phasenkontrast-Sequenz mit einem Messbereich von 20 cm/s durchgeführt. Der Fluss (Istwert; ml/s) einer NaCl-Lösung wurde an einem Schlauchmodell mit unterschiedlichen Innendurchmessern von 0,75, 1,5, 2,0 und 3,0 mm gemessen. Drei Geschwindigkeiten waren vorgegeben (Sollwert; cm/s). Um die Reproduzierbarkeit zu prüfen, wurden die Messungen bei einer Lumenweite von 0,75 und 2,0 mm und einem definierten Fluss von 0,12 bzw. 0,14 ml/s dreimal durchgeführt. Das Verhältnis von Soll- und Istwert wurde berechnet (Idealwert = 1). Bei 24 Probanden (28 ± 4 Jahre) wurden ein MRT des Aquäduktes und Liquor-Flussquantifizierungen durchgeführt. Ergebnisse: Bei den kleinen Schlauchdurchmessern von 0,75 und 1,5 mm überstieg die tatsächliche Flussgeschwindigkeit teilweise den Messbereich der Phasenkontrast-Sequenzen, so dass Flussgeschwindigkeit und Flussmenge nicht bestimmt werden konnten. Eine Übereinstimmung der Messwerte bestand bei einer Lumenweite von 3,0 mm und eine hohe Übereinstimmung bei einem Durchmesser von 2,0 mm mit reproduzierbaren Ergebnissen. Der mittlere Aquäduktdurchmesser betrug bei den Probanden 2,0 ± 0,3 mm, der Liquorfluss 0,04 ± 0,02 ml/s und die Spitzenflussgeschwindigkeit 3,06 ± 1,59 cm/s. Schlussfolgerungen: Eine Flussquantifizierung mittels MRT war nur zuverlässig durchführbar, wenn das Lumen einen Durchmesser von mehr als 1,5 mm aufwies und die zu messende Flussgeschwindigkeit innerhalb der vorgewählten Flusssensitivierung lag. Bei kleineren Lumina und höheren Flussgeschwindigkeiten müsste diese dementsprechend angepasst werden. Daher scheint die von uns verwendete Methode bei Aquäduktstenosen keine validen Werte zu ermitteln.

Quantification of fluid flow in a model and in the cerebral aqueduct in volunteers investigated by MRI.

Purpose: To study the feasability o MRI for quantification of fluid flow in a tube model and the cerebral aqueduct (CA) in volunteers. Volunteers and Methods: All studies were performed on a 1.5 T MR scanner using a head coil and a FLASH 2D phase contrast sequence with a velocity encoding at 20 cm/s. Flow (real value, ml/sec) of a saline fluid was measured in a flexible tube model with different inside diameters: 0.75 - 3 mm. Three flow velocities were given (normal value). To test the reproducibility, three studies were done using a flow of 0.12 or 0.14 ml/sec and a tube diameter of 0.75 and 2.0 mm. The ratio of normal to real flow value was calculated (ideal ratio = 1). MRI of CA and flow quantification was done in 24 volunteers (28 ± 4 years). Results: Using tubes with a diameter of 0.75 and 1.5 mm the real flow was sometimes higher than the velocity encoding of the phase contrast sequences. Because of this measurements of the fluid flow and the flow velocities were impossible. There was agreement for fluid flow quantification in the tube of 3.0 mm and high agreement in the tube of 2.0 mm in diameter with reproducible results. The mean diameter of the CA in normal subjects was 2.0 ± 0.3 mm, the mean cerebral flow was 0.04 ±0.02 ml/sec and the peak velocity 3.06 ± 1.59 cm/sec. Conclusions: Reliable flow quantification with MRI is feasible if the diameter of the lumen is greater than 1.5 mm, and if the flow velocity is lower than the velocity encoding. In cases of smaller diameters and higher flow velocities the velocity encoding has to be changed. Because of this the quantification seems to be inaccurate in cases of aqueductal stenosis with the method we used.

Literatur

  • 1 Atlas S W, Mark A S, Fram, FK. Aquaeductal stenosis: Evaluation with gradient-echo rapid mr imaging.  Radiology. 1998;  169 449-553
  • 2 Barkhof F, Kouwenhoven M, Scheltens P, Sprenger M, Algra P, Valk J. Phase-contrast cine imaging of normal aquaeductal CSF flow.  Acta radiologica. 1994;  35 123 - 130
  • 3 Enzman D R, Pelc N J. Normal flow patterns of intracranial and spinal cerebrospinal fluid defined with phase-contrast cine mr imaging.  Radiology. 1991;  178 467-474
  • 4 Enzman D R, Pelc N J. Cerebrospinal fluid flow measurement by phase-contrast cine mr.  American Journal of Neuroradiology. 1994;  14 1301-1307
  • 5 Feinberg D A, Mark A S. Human brain and cerebrospinal fluid circulation demonstrated with mr velocity imaging.  Radiology. 1987;  163 793-799
  • 6 Gideon P, Stählberg F, Thomsen C, Gjerris F, Sorensen P S, Henriksen O. Cerebrospinal fluid flow and production in patients with normal pressure hydrocephalus studied by mri.  Neuroradiology. 1994;  36 210-215
  • 7 Gideon P, Stählberg F, Thomsen C. Cerebrospinal fluid dynamics investigated by magnetic resonance imaging.  Imaging. 1996;  8 92-102
  • 8 Greitz D, Nordell B, Ericsson A, Stählberg F, Thomsen C. Notes on the driving forces of the CSIF circulation with special emphasis on the piston action of the brain.  Neuroradiology (Supplement). 1991;  33 178-181
  • 9 Ståhlberg F, Gideon P, Thomsen C. Quantification of csf flow and brain motion using mri - A short overview. Berkley CA; Society of Magnetic Resonance in Medicine 1996: 63-66
  • 10 Barkhof F. Cine mr-phase-study of aquaeductal CSIF pulsatility in normal controls. The absence of effects of aging and the relation to CSIF-void on ungated modulus mr (abst). In Book of abstracts. Society of Magnetic Resonance in Medicine 1991. Berkley CA; Society of Magnetic Resonance in Medicine 1991 1: 299
  • 11 Gideon P, Thomsen C, Stählberg F, Henriksen O. Cerebrospinal fluid production and dynamics in normal aging. A mri phase-mapping study.  Acta Neurologica Scandinavica. 1994;  89 362-366
  • 12 Quencer R M, Post M JD, Hinks R S. Cine mr in the evaluation of normal and abnormal CSF flow: intracranial and intraspinal studies.  Neuroradiology. 1990;  32 371-391
  • 13 Ståhlberg F, Mogelvang J. Thomsen C, Nordell B, Stubgaard M, Ericsson A, Sperber G, Greitz D, Larsson H, Henriksen O, Persson B. A method for mr quantification of flow velocities in blood and CSF using interleaved gradient-echo pulse sequences.  Magnetic Resonance Imaging. 1989;  7 655-667
  • 14 Ståhlberg F, Ericsson A, Nordell B, Thomsen C, Henriksen O, Person B RR. MR imaging flow and motion.  Acta radiologica. 1992;  33 179-200
  • 15 Nayler G IL, Firmin D INI, Longmore D B. Blood flow imaging by cine magnetic resonance.  Journal of Computer Assissted Tomography. 1986;  10 715-722
  • 16 Enzman D R, Rubin, JB, DeLaPaz R, Wright A. Cerebrospinal fluid pulsation. Benefits and pitfalls in mr imaging.  Radiology. 1986;  161 773-778
  • 17 Schroth G, Klose U. Cerebrospinal fluid flow I. Physiology of cardiac related pulsation.  Neuroradiology. 1992;  35 1-9
  • 18 Schroth G, Klose U. Cerebrospinal fluid flow III. Pathological cerebrospinal fluid pulsation.  Neuroradiology. 1992;  35 16-24
  • 19 Nitz W R, Bradley W G, Watanabe A S, Lee R R, Burgoyne B, O'Sullivan R M, Herbst M D. Flow dynamics of cerebrospinal fluid: Assessment with phase-contrast velocity mr imaging performed with retrospective cardiac gating.  Radiology. 1992;  183 395-405
  • 20 Last R J, Tompsett D H. Casts of the cerebral ventricle.  British Journal of Surgery. 1952/53;  40 525-543
  • 21 Frahm E, Hedlund L, Dimick R, Glover G, Herfkens R. Parameters determining the signal of flowing fluid in gradient refocused imaging: flow velocity, TR and flip angle. Book of abstracts: Society of Magnetic Resonance in Medicine 1986. Berkley CA; Society of Magnetic Resonance in Medicine 1986 1: 84-85
  • 22 Haase A, Frahm J, Matthaei D. FLASH imaging: rapid NMR imaging using low flip angle pulses.  Journal of Magnetic Resonance. 1986;  67 258-266
  • 23 Kemp S S, Zimmermann R A, Bilaniuk L T, Hackney D B, Goldberg H I, Grossmann R L. Magnetic resonance imaging of the cerebral aquaeduct.  Neuroradiology. 1987;  29 430-436
  • 24 Thomsen C, Ståhlberg F, Stubgaard M, Nordell B. (The Scandinavian Flow Group) . Fourier analysis of cerebrospinal fluid flow velocities - MR imaging study.  Radiology. 1990;  177 659-665
  • 25 Nilsson C, Stählberg F, Gideon P, Thomsen C, Henriksen O. The noctural increase in human cerebrospinal fluid productions is inhibited by a 1. receptor antagonist.  American Journal of Physiology. 1994;  267 1445-1448
  • 26 Nilsson C, Stählberg F, Gideon P, Thomsen C, Henriksen O. Circadian variation in human cerebrospinal fluid production measured by magnetic resonance imaging.  American Journal of Physiology. 1992;  31 20-24
  • 27 Du Boulay G H. Pulsatile Movement in the CSF pathways.  British Journal of Radiology. 1966;  39 255-262
  • 28 Du Boulay G, O'Connel J, Curie J, Bostick T, Verity P. Further investigations on pulsatile movements in the cerebrospinal fluid pathways.  Acta radiologica. 1972;  13 496-523
  • 29 Greitz D, Hannerz, T, Rähm T, Bolander H, Ericsson A. MR imaging of cerebrospinal fluid dynamics in health and disease.  Acta radiologica. 1994;  35 204-211
  • 30 Kim D -S, Choi J -U, Huh R, Yun P -H, Kim D A. Quantitative assessment of cerebrospinal fluid hydrodynamics using a phase-contrast cine MR image in hydrocephalus.  Child's nervous system. 1999;  15 461-467

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