T2-Relaxationszeit am Patellaknorpel - Globale und regionale Reproduzierbarkeit bei 1,5 Tesla und 3 Tesla

Zusammenfassung

Ziel: Evaluation der globalen und regionalen Reproduzierbarkeit der T2-Relaxationszeit des Patellaknorpels im Vergleich zwischen 1,5 T und 3 T. Material und Methoden: Sechs linksseitige Patellae von sechs jungen gesunden Probanden (Alter 25 - 30, drei weiblich, drei männlich) wurden mit einer fettvorgesättigten Multiecho-TSE-Sequenz und einer T1w-3D-FLASH-Sequenz mit selektiver Wasseranregung bei 1,5 und 3 T untersucht. Es wurden drei konsekutive Datensätze mit Reposition des Knies in Spule und MR-Tomograph zwischen den einzelnen Datensatzakquisitionen in einer MRT-Sitzung erhoben. Nach Überlagerung der Knorpelsegmentation (FLASH-Sequenz) auf die Multiechosequenz, wurden sowohl die T2-Werte für den gesamten Patellaknorpel, 3 horizontale Schichten mit Aufteilung in oberflächliche, intermediäre und tiefe Zone und 3 Facetten mit Aufteilung in mediale, mediane (First) und laterale Facette (globaler T2-Wert) als auch die T2-Werte für je 27 ROIs/MRT-Schicht (regionaler T2-Wert) ausgewertet. Der Reproduzierbarkeitsfehler (Präzisionsfehler) wurde als root mean square average aus den individuellen Standardabweichungen [ms] und Variationskoeffizienten (COV) [%] berechnet. Ergebnisse: Der mittlere Reproduzierbarkeitsfehler für globale T2-Werte lag bei 3,53 % (± 0,38 %) bei 1,5 Tesla bzw. 3,25 % (± 0,61 %) bei 3 Tesla. Der mittlere Reproduzierbarkeitsfehler für regionale T2-Werte lag bei 8,62 % (± 2,61 %) bei 1,5 Tesla bzw. 9,66 % (± 3,37 %) bei 3 Tesla. Bei gleicher räumlicher Auflösung ergab sich kein signifikanter Unterschied für die absoluten Reproduzierbarkeitsfehler zwischen 1,5 T und 3 T. Es zeigten sich jedoch unterschiedliche Reproduzierbarkeitsfehler zwischen den einzelnen Knorpelzonen. Ein Drittel Gesamtvariabilität der Daten konnte auf die unterschiedlichen Knorpelzonen zurückgeführt werden, weitere 10 % zusätzlich auf den Einfluss der einzelnen MRT-Schichten. Schlussfolgerung: Unsere Daten liefern eine Abschätzung von globalen und regionalen Reproduzierbarkeitsfehlern der T2-Relaxationszeit von gesundem Knorpel. Bei der Analyse kleinerer Subregionen muss ein Anstieg des regionalen Reproduzierbarkeitsfehlers in Kauf genommen werden. Die Daten können zur Abschätzung der Kollektivgröße für Studienpopulationen und als Entscheidungshilfe, mit welchem Grad an Detailliertheit eine Auswertung angestrebt werden soll, herangezogen werden.

Abstract

Purpose: Evaluation of the global and regional reproducibility of T2 relaxation time in patellar cartilage at 1.5 T and 3 T. Materials and Methods: 6 left patellae of 6 healthy volunteers (aged 25 - 30, 3 female, 3 male) were examined using a fat-saturated multiecho sequence and a T1-w 3D-FLASH sequence with water excitation at 1.5 Tesla and 3 Tesla. Three consecutive data sets were acquired within one MRI session with the examined knee being repositioned in the coil and scanner between each data set. The segmented cartilage (FLASH sequence) was overlaid on the multiecho data and T2 values were calculated for the total cartilage, 3 horizontal layers consisting of a superficial, intermedial and deep layer, 3 facets consisting of a medial, median (ridge) and lateral facet (global T2 values) and 27 ROIs/MRI slices (regional T2 value). The reproducibility (precision error) was calculated as the root mean square average of the individual standard deviations [ms] and coefficients of variation (COV) [%]. Results: The mean global reproducibility error for T2 was 3.53 % (± 0.38 %) at 1.5 Tesla and 3.25 % (± 0.61 %) at 3 Tesla. The mean regional reproducibility error for T2 was 8.62 % (± 2.61 %) at 1.5 Tesla and 9.66 % (± 3.37 %) at 3 Tesla. There was no significant difference with respect to absolute reproducibility errors between 1.5 Tesla and 3 Tesla at a constant spatial resolution. However, different reproducibility errors were found between the cartilage layers. One third of the data variability could be attributed to the influence of the different cartilage layers, and another 10 % to the influence of the separate MRI slices. Conclusion: Our data provides an estimation of the global and regional reproducibility errors of T2 in healthy cartilage. In the analysis of small subregions, an increase in the regional reproducibility error must be accepted. The data may serve as a basis for sample size calculations of study populations and may contribute to the decision regarding the level of detail of an evaluation of study data.

Key words

cartilage - T2 relaxation time - reproducibility - precision

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1 C. Glaser und A. Horng haben beide gleichermaßen zum Manuskript beigetragen.