Improving perfusion quantification in arterial spin labeling for delayed arrival times by using optimized acquisition schemes
The improvement in Arterial Spin Labeling (ASL) perfusion quantification, especially for delayed bolus arrival times (BAT), with an acquisition redistribution scheme mitigating the T1 decay of the label in multi-TI ASL measurements is investigated. A multi inflow time (TI) 3D-GRASE sequence is prese...
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| Veröffentlicht in: | Zeitschrift für medizinische Physik 2015-09, Vol.25 (3), p.221-229 |
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| Hauptverfasser: | , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | eng |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Volltext |
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| container_title | Zeitschrift für medizinische Physik |
| container_volume | 25 |
| creator | Kramme, Johanna Gregori, Johannes Diehl, Volker Madai, Vince I. von Samson-Himmelstjerna, Federico C. Lentschig, Markus Sobesky, Jan Günther, Matthias |
| description | The improvement in Arterial Spin Labeling (ASL) perfusion quantification, especially for delayed bolus arrival times (BAT), with an acquisition redistribution scheme mitigating the T1 decay of the label in multi-TI ASL measurements is investigated. A multi inflow time (TI) 3D-GRASE sequence is presented which adapts the distribution of acquisitions accordingly, by keeping the scan time constant.
The MR sequence increases the number of averages at long TIs and decreases their number at short TIs and thus compensating the T1 decay of the label. The improvement of perfusion quantification is evaluated in simulations as well as in-vivo in healthy volunteers and patients with prolonged BATs due to age or steno-occlusive disease.
The improvement in perfusion quantification depends on BAT. At healthy BATs the differences are small, but become larger for longer BATs typically found in certain diseases. The relative error of perfusion is improved up to 30% at BATs>1500ms in comparison to the standard acquisition scheme.
This adapted acquisition scheme improves the perfusion measurement in comparison to standard multi-TI ASL implementations. It provides relevant benefit in clinical conditions that cause prolonged BATs and is therefore of high clinical relevance for neuroimaging of steno-occlusive diseases.
Bei Arterial-Spin-Labeling (ASL)-Experimenten zerfällt die Markierung des Blutes mit T1. Durch Umverteilung der sonst gleich verteilten Mittelungen bei Experimenten mit verschiedenen Einströmzeiten (multi-TI) kann dem T1-induzierten Signalzerfall entgegengewirkt werden. Die Verbesserung der Perfusionsbestimmung gerade bei später Ankunft des markierten Blutes (bolus arrival time, BAT) wird untersucht.
Die multi-TI-3D-GRASE-Sequenz ist so angepasst, dass kurze Einströmzeiten weniger oft gemittelt werden als lange. Die gesamte Anzahl der Akquisitionen bleibt unverändert und damit auch die Messzeit konstant. Die hierdurch verbesserte Perfusionsbestimmung wird anhand von Simulationen, Messung gesunder Probanden und Patienten mit altersbedingt verlängerter BAT oder stenosierenden Verschlusserkrankungen evaluiert.
Mit unserem angepassten Akquisitionsschema zeigen sich für gesunde BATs keine Unterschiede in der Perfusionsbestimmung im Vergleich zum Standardverfahren mit gleich verteilten Mittelungen. Für BATs>1500ms hingegen kann der Fehler in der Perfusionsbestimmung um 30% verringert werden.
Unser angepasstes Aufnahmeverfahren verbessert die Perfusionsbestimmung gerade |
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The MR sequence increases the number of averages at long TIs and decreases their number at short TIs and thus compensating the T1 decay of the label. The improvement of perfusion quantification is evaluated in simulations as well as in-vivo in healthy volunteers and patients with prolonged BATs due to age or steno-occlusive disease.
The improvement in perfusion quantification depends on BAT. At healthy BATs the differences are small, but become larger for longer BATs typically found in certain diseases. The relative error of perfusion is improved up to 30% at BATs>1500ms in comparison to the standard acquisition scheme.
This adapted acquisition scheme improves the perfusion measurement in comparison to standard multi-TI ASL implementations. It provides relevant benefit in clinical conditions that cause prolonged BATs and is therefore of high clinical relevance for neuroimaging of steno-occlusive diseases.
Bei Arterial-Spin-Labeling (ASL)-Experimenten zerfällt die Markierung des Blutes mit T1. Durch Umverteilung der sonst gleich verteilten Mittelungen bei Experimenten mit verschiedenen Einströmzeiten (multi-TI) kann dem T1-induzierten Signalzerfall entgegengewirkt werden. Die Verbesserung der Perfusionsbestimmung gerade bei später Ankunft des markierten Blutes (bolus arrival time, BAT) wird untersucht.
Die multi-TI-3D-GRASE-Sequenz ist so angepasst, dass kurze Einströmzeiten weniger oft gemittelt werden als lange. Die gesamte Anzahl der Akquisitionen bleibt unverändert und damit auch die Messzeit konstant. Die hierdurch verbesserte Perfusionsbestimmung wird anhand von Simulationen, Messung gesunder Probanden und Patienten mit altersbedingt verlängerter BAT oder stenosierenden Verschlusserkrankungen evaluiert.
Mit unserem angepassten Akquisitionsschema zeigen sich für gesunde BATs keine Unterschiede in der Perfusionsbestimmung im Vergleich zum Standardverfahren mit gleich verteilten Mittelungen. Für BATs>1500ms hingegen kann der Fehler in der Perfusionsbestimmung um 30% verringert werden.
Unser angepasstes Aufnahmeverfahren verbessert die Perfusionsbestimmung gerade bei langen BATs. Im klinischen Alltag ist nur eine multi-TI-Messung notwendig, da Ergebnisse im krankhaften BAT-Bereich verbessert werden, ohne diese im gesunden zu verschlechtern. Dies unterstreicht die hohe klinische Relevanz für die neurologische Bildgebung, insbesondere bei stenosierenden Verschlusserkrankungen.</description><identifier>ISSN: 0939-3889</identifier><identifier>EISSN: 1876-4436</identifier><identifier>DOI: 10.1016/j.zemedi.2014.07.003</identifier><identifier>PMID: 25125192</identifier><language>eng</language><publisher>Germany: Elsevier GmbH</publisher><subject>Adult ; Aged ; Aged, 80 and over ; Algorithms ; Arterial Spin Labeling ; ASL ; Blood Flow Velocity ; bolus arrival time ; Bolus-Ankunftszeit ; Carotid Stenosis - diagnosis ; Carotid Stenosis - physiopathology ; Computer Simulation ; Contrast Media - pharmacokinetics ; Female ; Humans ; Image Enhancement - methods ; Image Interpretation, Computer-Assisted - methods ; Magnetic Resonance Angiography - methods ; Magnetic Resonance Imaging ; Magnetresonanz-Bildgebung ; Male ; Middle Aged ; Models, Cardiovascular ; optimierte Bildaufnahme ; optimized acquisition ; perfusion ; Reproducibility of Results ; Sensitivity and Specificity ; signal to noise ; Signal zu Rauschen ; Spin Labels</subject><ispartof>Zeitschrift für medizinische Physik, 2015-09, Vol.25 (3), p.221-229</ispartof><rights>2014</rights><rights>Copyright © 2014. Published by Elsevier GmbH.</rights><lds50>peer_reviewed</lds50><woscitedreferencessubscribed>false</woscitedreferencessubscribed><citedby>FETCH-LOGICAL-c432t-ce98db6fd53a9e58ff496f03bcccee943a4eff9d7b7c55ef0f11bd540fd26e1b3</citedby><cites>FETCH-LOGICAL-c432t-ce98db6fd53a9e58ff496f03bcccee943a4eff9d7b7c55ef0f11bd540fd26e1b3</cites></display><links><openurl>$$Topenurl_article</openurl><openurlfulltext>$$Topenurlfull_article</openurlfulltext><thumbnail>$$Tsyndetics_thumb_exl</thumbnail><linktohtml>$$Uhttps://dx.doi.org/10.1016/j.zemedi.2014.07.003$$EHTML$$P50$$Gelsevier$$H</linktohtml><link.rule.ids>314,780,784,3550,27924,27925,45995</link.rule.ids><backlink>$$Uhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25125192$$D View this record in MEDLINE/PubMed$$Hfree_for_read</backlink></links><search><creatorcontrib>Kramme, Johanna</creatorcontrib><creatorcontrib>Gregori, Johannes</creatorcontrib><creatorcontrib>Diehl, Volker</creatorcontrib><creatorcontrib>Madai, Vince I.</creatorcontrib><creatorcontrib>von Samson-Himmelstjerna, Federico C.</creatorcontrib><creatorcontrib>Lentschig, Markus</creatorcontrib><creatorcontrib>Sobesky, Jan</creatorcontrib><creatorcontrib>Günther, Matthias</creatorcontrib><title>Improving perfusion quantification in arterial spin labeling for delayed arrival times by using optimized acquisition schemes</title><title>Zeitschrift für medizinische Physik</title><addtitle>Z Med Phys</addtitle><description>The improvement in Arterial Spin Labeling (ASL) perfusion quantification, especially for delayed bolus arrival times (BAT), with an acquisition redistribution scheme mitigating the T1 decay of the label in multi-TI ASL measurements is investigated. A multi inflow time (TI) 3D-GRASE sequence is presented which adapts the distribution of acquisitions accordingly, by keeping the scan time constant.
The MR sequence increases the number of averages at long TIs and decreases their number at short TIs and thus compensating the T1 decay of the label. The improvement of perfusion quantification is evaluated in simulations as well as in-vivo in healthy volunteers and patients with prolonged BATs due to age or steno-occlusive disease.
The improvement in perfusion quantification depends on BAT. At healthy BATs the differences are small, but become larger for longer BATs typically found in certain diseases. The relative error of perfusion is improved up to 30% at BATs>1500ms in comparison to the standard acquisition scheme.
This adapted acquisition scheme improves the perfusion measurement in comparison to standard multi-TI ASL implementations. It provides relevant benefit in clinical conditions that cause prolonged BATs and is therefore of high clinical relevance for neuroimaging of steno-occlusive diseases.
Bei Arterial-Spin-Labeling (ASL)-Experimenten zerfällt die Markierung des Blutes mit T1. Durch Umverteilung der sonst gleich verteilten Mittelungen bei Experimenten mit verschiedenen Einströmzeiten (multi-TI) kann dem T1-induzierten Signalzerfall entgegengewirkt werden. Die Verbesserung der Perfusionsbestimmung gerade bei später Ankunft des markierten Blutes (bolus arrival time, BAT) wird untersucht.
Die multi-TI-3D-GRASE-Sequenz ist so angepasst, dass kurze Einströmzeiten weniger oft gemittelt werden als lange. Die gesamte Anzahl der Akquisitionen bleibt unverändert und damit auch die Messzeit konstant. Die hierdurch verbesserte Perfusionsbestimmung wird anhand von Simulationen, Messung gesunder Probanden und Patienten mit altersbedingt verlängerter BAT oder stenosierenden Verschlusserkrankungen evaluiert.
Mit unserem angepassten Akquisitionsschema zeigen sich für gesunde BATs keine Unterschiede in der Perfusionsbestimmung im Vergleich zum Standardverfahren mit gleich verteilten Mittelungen. Für BATs>1500ms hingegen kann der Fehler in der Perfusionsbestimmung um 30% verringert werden.
Unser angepasstes Aufnahmeverfahren verbessert die Perfusionsbestimmung gerade bei langen BATs. Im klinischen Alltag ist nur eine multi-TI-Messung notwendig, da Ergebnisse im krankhaften BAT-Bereich verbessert werden, ohne diese im gesunden zu verschlechtern. Dies unterstreicht die hohe klinische Relevanz für die neurologische Bildgebung, insbesondere bei stenosierenden Verschlusserkrankungen.</description><subject>Adult</subject><subject>Aged</subject><subject>Aged, 80 and over</subject><subject>Algorithms</subject><subject>Arterial Spin Labeling</subject><subject>ASL</subject><subject>Blood Flow Velocity</subject><subject>bolus arrival time</subject><subject>Bolus-Ankunftszeit</subject><subject>Carotid Stenosis - diagnosis</subject><subject>Carotid Stenosis - physiopathology</subject><subject>Computer Simulation</subject><subject>Contrast Media - pharmacokinetics</subject><subject>Female</subject><subject>Humans</subject><subject>Image Enhancement - methods</subject><subject>Image Interpretation, Computer-Assisted - methods</subject><subject>Magnetic Resonance Angiography - methods</subject><subject>Magnetic Resonance Imaging</subject><subject>Magnetresonanz-Bildgebung</subject><subject>Male</subject><subject>Middle Aged</subject><subject>Models, Cardiovascular</subject><subject>optimierte Bildaufnahme</subject><subject>optimized acquisition</subject><subject>perfusion</subject><subject>Reproducibility of Results</subject><subject>Sensitivity and Specificity</subject><subject>signal to noise</subject><subject>Signal zu Rauschen</subject><subject>Spin Labels</subject><issn>0939-3889</issn><issn>1876-4436</issn><fulltext>true</fulltext><rsrctype>article</rsrctype><creationdate>2015</creationdate><recordtype>article</recordtype><sourceid>EIF</sourceid><recordid>eNp9kFtr3DAQhUVpaDaXf1CKH_tiR7Lki14KZWkusJCX5FnI0qidxbeV7IUN5L9XrtM8BgRiRt85ozmEfGU0Y5SVN_vsBTqwmOWUiYxWGaX8E9mwuipTIXj5mWyo5DLldS3PyUUIe0qLipX5F3KeFywemW_I60M3-uGI_e9kBO_mgEOfHGbdT-jQ6GkpsU-0n8CjbpMwxqrVDbSLxA0-sdDqE9iIeDxGYsIOQtKckugVkWGMDXxZAHOYMeA_y2D-xM-HK3LmdBvg-u2-JM-3v5629-nu8e5h-3OXGsHzKTUga9uUzhZcSyhq54QsHeWNMQZACq4FOCdt1VSmKMBRx1hjC0GdzUtgDb8k31ffuOthhjCpDoOBttU9DHNQrKJlTishWUTFiho_hODBqdFjp_1JMaqW4NVercGrJXhFKxWDj7JvbxPmJj6-i_4nHYEfKwBxzyOCV8Eg9CYaeTCTsgN-POEvRe6bOA</recordid><startdate>20150901</startdate><enddate>20150901</enddate><creator>Kramme, Johanna</creator><creator>Gregori, Johannes</creator><creator>Diehl, Volker</creator><creator>Madai, Vince I.</creator><creator>von Samson-Himmelstjerna, Federico C.</creator><creator>Lentschig, Markus</creator><creator>Sobesky, Jan</creator><creator>Günther, Matthias</creator><general>Elsevier GmbH</general><scope>CGR</scope><scope>CUY</scope><scope>CVF</scope><scope>ECM</scope><scope>EIF</scope><scope>NPM</scope><scope>AAYXX</scope><scope>CITATION</scope><scope>7X8</scope></search><sort><creationdate>20150901</creationdate><title>Improving perfusion quantification in arterial spin labeling for delayed arrival times by using optimized acquisition schemes</title><author>Kramme, Johanna ; 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A multi inflow time (TI) 3D-GRASE sequence is presented which adapts the distribution of acquisitions accordingly, by keeping the scan time constant.
The MR sequence increases the number of averages at long TIs and decreases their number at short TIs and thus compensating the T1 decay of the label. The improvement of perfusion quantification is evaluated in simulations as well as in-vivo in healthy volunteers and patients with prolonged BATs due to age or steno-occlusive disease.
The improvement in perfusion quantification depends on BAT. At healthy BATs the differences are small, but become larger for longer BATs typically found in certain diseases. The relative error of perfusion is improved up to 30% at BATs>1500ms in comparison to the standard acquisition scheme.
This adapted acquisition scheme improves the perfusion measurement in comparison to standard multi-TI ASL implementations. It provides relevant benefit in clinical conditions that cause prolonged BATs and is therefore of high clinical relevance for neuroimaging of steno-occlusive diseases.
Bei Arterial-Spin-Labeling (ASL)-Experimenten zerfällt die Markierung des Blutes mit T1. Durch Umverteilung der sonst gleich verteilten Mittelungen bei Experimenten mit verschiedenen Einströmzeiten (multi-TI) kann dem T1-induzierten Signalzerfall entgegengewirkt werden. Die Verbesserung der Perfusionsbestimmung gerade bei später Ankunft des markierten Blutes (bolus arrival time, BAT) wird untersucht.
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Mit unserem angepassten Akquisitionsschema zeigen sich für gesunde BATs keine Unterschiede in der Perfusionsbestimmung im Vergleich zum Standardverfahren mit gleich verteilten Mittelungen. Für BATs>1500ms hingegen kann der Fehler in der Perfusionsbestimmung um 30% verringert werden.
Unser angepasstes Aufnahmeverfahren verbessert die Perfusionsbestimmung gerade bei langen BATs. Im klinischen Alltag ist nur eine multi-TI-Messung notwendig, da Ergebnisse im krankhaften BAT-Bereich verbessert werden, ohne diese im gesunden zu verschlechtern. Dies unterstreicht die hohe klinische Relevanz für die neurologische Bildgebung, insbesondere bei stenosierenden Verschlusserkrankungen.</abstract><cop>Germany</cop><pub>Elsevier GmbH</pub><pmid>25125192</pmid><doi>10.1016/j.zemedi.2014.07.003</doi><tpages>9</tpages></addata></record> |
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| source | MEDLINE; Access via ScienceDirect (Elsevier) |
| subjects | Adult Aged Aged, 80 and over Algorithms Arterial Spin Labeling ASL Blood Flow Velocity bolus arrival time Bolus-Ankunftszeit Carotid Stenosis - diagnosis Carotid Stenosis - physiopathology Computer Simulation Contrast Media - pharmacokinetics Female Humans Image Enhancement - methods Image Interpretation, Computer-Assisted - methods Magnetic Resonance Angiography - methods Magnetic Resonance Imaging Magnetresonanz-Bildgebung Male Middle Aged Models, Cardiovascular optimierte Bildaufnahme optimized acquisition perfusion Reproducibility of Results Sensitivity and Specificity signal to noise Signal zu Rauschen Spin Labels |
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