Eliminierung von Wirbelstrom-Effekten in einer diffusionsgewichteten STEAM-EPI Sequenz

Einleitung: Die diffusionsgewichtete MR Tomographie von Geweben mit kurzen transversalen Relaxationszeiten wie Niere 1 oder Skelettmuskulatur 2 ist bei Spinecho (SE)-EPI Sequenzen trotz Verwendung von hohen Amplituden und schnellen Anstiegsraten bei den Diffusionsgradienten vor allem für höhere b-Werte mit einem geringen Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) verbunden. Dieses Problem lässt sich durch Verwendung von sogenannten STEAM (stimulated echo acquisition mode) Sequenzen umgehen, indem hohe b-Werte durch Verlängerung des T1-sensitiven TM-Intervalls anstelle des T2-sensitiven TE-Intervalls erreicht werden. Dadurch kann der Signalverlust durch longitudinale Relaxation während der TM-Periode aufgrund der relativ langen T1 Zeiten und durch transversale Relaxation aufgrund eines kurzen TE gering gehalten werden. Die Verwendung hoher Gradientenamplituden für die Diffusionswichtung kann zu erheblichen Wirbelströmen führen, die bei der Diffusions-Tensor-Bildgebung signifikante Bildverzerrungen erzeugen. Diese Verzerrungen können durch den Einsatz von bipolaren Gradienten erheblich reduziert werden, was aber bei SE-Sequenzen zu einer merklichen Erhöhung der minimalen Echozeit bzw. der Akquisitionszeit führt 3 . Ziel war die Implementierung von bipolaren Gradienten in einer diffusionsgewichteten STEAM-EPI Sequenz ohne hierbei das minimale TE und die benötigte minimale Akquisitionszeit zu erhöhen. Material und Methode: In das Sequenz-Schema einer diffusionsgewichteten STEAM-EPI Sequenz wurden zusätzliche Gradienten zwischen dem zweiten und dritten Anregepuls implementiert (Abb. 1). Ist die Dauer dieser Gradienten gegeben durch t 1 =λ·ln(1 + e –s/λ – e –(t + s)/λ ) und t 2 =λ·ln(1/(1 + e s/λ – e (t + s)/λ ), so werden Wirbelstrom-Effekte, für die ein monoexponentieller zeitlicher Abfall mit einer Zeitkonstanten λ angenommen wird, jeweils für das erste und zweite Gradientenpaar eliminiert. Hierbei ist t 0 die Zeitdauer der Diffusionsgradienten und s der Abstand zwischen den Gradienten, die jeweils ein Paar bilden (siehe Abb. 1). Wirbelstrom-Artefakte treten vor allem für Zeitkonstanten λ mit T/λ≈ ln2 auf, wobei T die Zeit zwischen der Startzeit des ersten Gradienten des jeweiligen Paares und dem Beginn des Auslesefensters ist. Liegt TM im Bereich von mehreren 100 ms, gilt für das erste Gradientenpaar unter der obigen Annahme λ >> t 0 . In diesem Fall vereinfacht sich Gleichung (1) zu t 1 =t 0 . Für t 2 wurde ein λ von 20 ms angenommen. Auch Wirbelströme mit anderen Zeit