19F-MRT der Lungenventilation in Atemanhaltetechnik mittels SF6-Gas

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Abstract
Ziel: Entwicklung einer Methodik zur Darstellung der Lungenventilation mittels 19F-MRT und SF6-Gas in Atemanhaltetechnik. Material und Methoden: 19F-MRT Messungen erfolgten an einem Siemens Magnetom Vision (1,5 T) mit konventionellem EPI-Booster. Koronare Bilder wurden ohne Schichtselektion mit einer ultraschnellen FLASH-Sequenz mit TR/TE/α = 1,4 ms/0,48 ms/40° aufgenommen. Bei NEX = 200 Akquisitionen und einer Rohdatenmatrix von 32 × 64 ergab sich eine Messzeit von 9 s. Eine höhere Ortsauflösung von 4,7 × 6,3 × 15 mm3 wurde mit einer 3D-FLASH Sequenz (TR/TE/α = 1,6 ms/0,48 ms/65°, NEX = 20) innerhalb von 49 s erzielt. Messungen erfolgten an drei anästhesierten und beatmeten Schweinen (18 kg) unter Beimischung von SF6-Gas in das Inspirationsgas. Ergebnisse: Es ergab sich ein linearer Zusammenhang zwischen der SF6-Konzentration und dem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Ohne Schichtselektion betrug das maximale SNR = 30,9, mit der 3D-Sequenz 14,9. Es wurden keine Unterschiede in der Verteilung des SF6-Gases zwischen den beiden Lungen beobachtet. Schlussfolgerungen: Die räumliche Verteilung von SF6-Gas in der Lunge konnnte erstmals innerhalb einer Atemanhalteperiode dargestellt werden. Die geringe Spindichte wird hierbei durch eine hohe Anzahl von Signalmittelungen kompensiert. Insgesamt erscheint die beschriebene Methodik als ein interessantes neues Verfahren zur bildgestützten Analyse der Verteilung der Lungenventilation, das mit geringem Aufwand realisiert werden kann und ohne Einsatz radioaktiver Substanzen auskommt. Objective: Development of a method to analyze lung ventilation by 19F-magnetic resonance imaging (MRI) of inspired SF6 gas during breathhold. Material and Methods: Measurements were performed with a Siemens Magnetom Vision 1.5T scanner using the conventional gradient overdrive. Coronal images of the lung were acquired using ultrafast gradient-echo pulse sequences with TR/TE/α = 1.4 ms/0.48 ms/40° without slice selection. With NEX = 200 averages and MA = 32 × 64 raw data matrix, the acquisition time was 9 s/image. Higher spatial resolution of 4.7 × 6.3 × 15 mm3 was obtained with a three-dimensional pulse sequence (TR/TE/α = 1.6 ms/0.48 ms/65°, NEX = 20) running for 49 s. Measurements wer performed in three anesthetized and ventilated pigs (18 kg). Results: A nearly linear relation between SF6 concentration and 19F signal intensity was observed. The signal-to-noise ratio in images obtained without slice selection was 30.9, with slice selection it was 14.9. No differences between SF6 distribution to both lungs were observed in the animals. Conclusion: Breathhold MRI of SF6 gas distribution in the lung was demonstrated for the first time. The low spin-density was compensated for by highly repetitive signal averaging. Breathhold 19F-MR imaging of ventilated airspaces to assess SF6 distribution in the human lung appears to be an interesting new method, which can be implemented with little technical efforts, and does not rely on radioactive isotopes.

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