MR Elastography of the Prostate: Initial In-vivo Application

Zusammenfassung

Ziel: Ziel dieser Studie ist die Überprüfung der Durchführbarkeit der In-vivo-Prostata-MR-Elastographie an gesunden Probanden. Methode: Die Applikation der mechanischen Welle erfolgte in Bauchlage mittels eines externen Oszillators mit Ankopplung an die Symphyse. Die MR-Elastographie wurde bei 7 gesunden Probanden mit einem 1,5-Tesla-MR-Tomographen (Philips Medizin Systeme, Holland) unter Verwendung von 4 zusammengeschalteten Oberflächenspulen durchgeführt. Die Messungen der mechanischen Welle innerhalb der Prostata erfolgten mithilfe einer bewegungssensitiven Spin-Echo-Sequenz, die phasenstabil mit der mechanischen Anregung synchronisiert wurde. Es wurden aus den Wellenbildern innerhalb der interessierenden Messvolumina die lokalen Gewebehärten rekonstruiert. Der hierfür angewandte Rekonstruktionsalgorithmus wurde zusätzlich an Phantommessungen validiert. Ergebnisse: Eine suffiziente Penetration der mechanischen Welle in die Prostata wurde bei allen Probanden erzielt, so dass jeweils verwertbare Bilddaten aufgenommen werden konnten. Die rekonstruierten Elastizitätsverteilungen der gesunden Prostatae zeigten eine Korrelation zur zonalen Organanatomie. Dabei wies die zentrale Zone (2,2 ± 0,3 kPa) eine niedrigere Elastizität als die peripherere Zone (3,3 ± 0,5 kPa) auf. Schlussfolgerung: Die In-vivo-MR-Elastographie der Prostata ist technisch möglich. Der entwickelte Messaufbau erlaubt sowohl die effiziente Einbringung der mechanischen Welle in die Prostata als auch eine zuverlässige Bilddatenakquisition.

Abstract

Purpose: To analyze the initial assessment of the technical feasibility of in-vivo MR elastography (MRE) of the prostate gland in healthy volunteers. Materials and Methods: Dynamic sinusoidal MR elastography was performed in 7 healthy volunteers in prone position. The mechanical wave was induced via an external oscillator attached to the pubic bone. A 1.5 Tesla MR system (Philips Medical Systems, Netherland) was used with 4 combined surface coils for signal reception. MRE data acquisition was performed with a motion-sensitive spin-echo MR sequence that was phase-locked to the mechanical oscillation. Subsequently, these images were used to reconstruct the local distribution of elasticity inside the prostate gland. The applied reconstruction algorithm was tested by means of phantom measurements. Results: Sufficient penetration of the mechanical wave into the prostate gland was achieved in all volunteers, allowing the acquisition of utilizable image data sets. The reconstructed distribution of elasticity (shear-modulus) inside the healthy prostate gland correlated with the zonal anatomy of the gland. The elasticity of the central portion (2.2 ± 0.3 kPa) appeared to be lower than the peripheral prostatic portion (3.3 ± 0.5 kPa). Conclusion: In-vivo MRE of the prostate gland is technically feasible. The proposed experimental set-up allows the efficient insertion of the mechanical wave into the prostate gland and provides a successful MR data acquisition.

MR imaging - elastography - prostate gland - tissue characterization

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