Hintergrund
Spin-Locking (SL) wird primär für die Vermessung der T1ρ-Relaxation eingesetzt. Hier wurde nachgewiesen, dass sich T1ρ für den nativen Nachweis myokardialer Fibrose eignet [1]. Die T2ρ-Relaxation, die ebenfalls im SL-Zustand auftritt, wurde hingegen kaum erforscht. 2005 wurde festgestellt, dass T2ρ-gewichtete Aufnahmen des Gehirns im Vergleich zur konventionellen T2-Bildgebung einen 40% höheren Kontrast erzeugen [2]. Bei Kleintieren wurde gezeigt, dass T2ρ ein Monitoring der Makrophagenakkumulation bei Entzündungen ermöglicht [3]. Obwohl Vorteile der T2ρ-Bildgebung belegt werden konnten, wurde kein MR-Präparationsverfahren speziell für diese Anwendung entwickelt. In dieser Arbeit wird untersucht, welche Präparationstechnik für die gezielte Erzeugung von T2ρ-Kontrast geeignet ist. Hierzu wurde eine ursprünglich für T1ρ etablierte Sequenz [4] als Goldstandard mit einer neuen, speziell für T2ρ-Kontrast optimierten Continuous-Wave-Malcolm-Levitt (CW-MLEV) Präparation verglichen. Die beiden Verfahren wurden in Simulationen sowie in In-vivo-Messungen an Mäusen verglichen.
Methoden
Die Sequenzdiagramme sind in Abb. 1A dargestellt. CW-MLEV nutzt eine direkte Abfolge kontinuierlicher Refokussierungspulse. In Simulationen wurde die Anfälligkeit gengenüber Feldinhomogenitäten verglichen. Weiterhin wurden die Bildqualität sowie die Güte der T2ρ-Quantifizierung experimentell im Myokard verglichen. Es wurde jeweils der R2-Wert ausgewertet. Alle Messungen wurden auf einem präklinischen 7T Scanner durchgeführt. Weiterhin wurden Messungen an Tieren mit verifizierter myokardialer Fibrose vorgenommen. Hier wurde die neue CW-MLEV Technik für T2ρ und eine etablierte T1ρ-Sequenz eingesetzt.
Ergebnisse
Die Bloch-Simulationen zeigen, dass CW-MLEV eine höhere Robustheit gegenüber Feldabweichungen aufweist. Die Referenz führt zu Bildartefakten, was bereits als Banding-Effekt des SL-Zustands bekannt ist. Bei CW-MLEV werden Bandings deutlich reduziert und es ist eine signifikante Steigerung der R2-Werte bemerkbar (Abb. 1B). Die T2ρ- und R2-Karten der In-Vivo-Experimente sind in Abb. 2 dargestellt. Die Referenz liefert Werte von 42.2-57.6ms (R2=0.979-0.989) im LV, wobei eine hohe Variation zwischen den Tieren zu beobachten ist. Bei CW-MLEV liegt eine deutlich geringere Variation und eine signifikante Steigerung von R2 vor (0.986-0.992). Die T2ρ-Baseline wurde zu 60.0±3.4ms bestimmt. Für T1ρ wurde 43.9±3.9ms ermittelt. Im Knockout-Modell (Abb. 3) stieg T1ρ in Regionen mit diffuser Fibrose an (47.9±3.0ms), während T2ρ nur geringfügig verändert war. In Regionen mit fokaler Fibrose wurde ein signifikanter Anstieg von T2ρ beobachtet (81.4±9.7ms).
Diskussion
In der vorliegenden Studie wurde ein neues Verfahren für die T2ρ-Quantifizierung vorgestellt. CW-MLEV liefert eine hervorragende Bildqualität und ermöglicht eine robuste Quantifizierung. In den Ergebnissen des Knockout-Modells wurde eine gute Korrelation mit histologischen Befunden festgestellt. In künftigen Untersuchungen soll validiert werden, dass die Kombination von T1ρ und T2ρ eine detaillierte Gewebecharakterisierung und den Nachweis von Fibrose und Ödemen ohne Kontrastmittel ermöglicht.
Literatur
[1] Bustin A, et al. J Cardiovasc Magn Reson. 2023 Jun 19;25(1):34
[2] Wheaton AJ, et al. Magn Reson Med. 2004 Dec;52(6):1223-7
[3] Andronesi OC, et al. J Magn Reson Imaging. 2010 Nov;32(5):1172-83
[4] Gram M, et al. Magn Reson Med. 2021 May;85(5):2771-2780
