Echtzeit-MRT

Die Echtzeit-Magnetresonanztomographie (Echtzeit-MRT) (auch MR-Fluoroskopie) ist ein Verfahren auf der Grundlage der Magnetresonanztomographie für die kontinuierliche Beobachtung eines bewegten Objektes in Echtzeit, also für die Darstellung einer Bewegung als Bildserie oder MRT-Film[1][2][3].

Echtzeit-MRT vom menschlichen Herzen (Kurzachsenblick) mit 33 ms Zeitauflösung[4]
Echtzeit-MRT vom menschlichen Herzen (Zweikammerblick) mit 22 ms Zeitauflösung[4]

Grundlage ist die FLASH 2 Technologie von Jens Frahm und Kollegen in Göttingen.

Anwendungen

Die klinischen und wissenschaftlichen Anwendungen der Echtzeit-MRT erstrecken sich von der Herzbildgebung[2] bis zu funktionellen Untersuchungen des Gehirns (fMRT) und der Gelenke (z. B. Kiefergelenk, Kniegelenk) oder der komplexen Bewegungsabfolge der Muskeln im Mund-, Rachen- und Halsbereich beim Sprechen oder Schlucken. Darüber hinaus finden sich Einsätze in der abdominellen Bildgebung[3] und der interventionellen MRT (siehe auch interventionelle Radiologie), die eine nichtinvasive Bildkontrolle bei minimal-invasiven Operationen ermöglicht. Im Bereich der Kinderradiologie hat sich die Echtzeit-MRT bei einzelnen Indikationen etabliert. Unter anderem können Kopfuntersuchungen von Kindern bei bestimmten Fragestellungen in der Altersgruppe 0 bis 6 Jahre auch ohne Sedierung oder Narkose untersucht werden[5]. Auch im nicht-medizinischen Bereich kann die Echtzeit-MRT beispielsweise für die Untersuchung turbulenter Strömungen eingesetzt werden.

Physikalisches Prinzip

Grundlage der Echtzeit-MRT sind sehr schnelle Messsequenzen, die eine Bildaufnahme mit einer hohen zeitlichen Auflösung zulassen. Typische Beispiele hierfür sind schnelle Gradientenecho-Sequenzen (z. B. die FLASH-Sequenz), die TrueFISP-Technik oder schnelle nicht-segmentierte Fast-/Turbo-Spin-Echo-Verfahren. Die bisher schnellste MRT-Technik kombiniert eine FLASH-Sequenz mit erheblich unterabgetasteten radialen Trajektorien und einem iterativen Rekonstruktionsverfahren[6], das die Bildberechnung als Lösung eines nichtlinearen inversen Problems mit zeitlicher Regularisierung definiert. Auf diese Weise wird eine zeitliche Auflösung 10 bis 40 Millisekunden pro Bild erreicht. Ein wichtiger Anwendungsbereich dieser Technik ist die Herzbildgebung.[4]

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ Matt A. Bernstein, Kevin Franklin King, Xiaohong Joe Zhou: Handbook of MRI pulse sequences. Academic Press, 2004, ISBN 0-12-092861-2, S. 394 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2. ↑ a b Vinzenz Hombach (Hrsg.): Kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie. 1. Auflage. Schattauer, 2009, ISBN 3-7945-2624-4, S. 288 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. ↑ a b Thomas C. Lauenstein (Hrsg.): Gastrointestinale MRT: Theorie und Praxis. 1. Auflage. ABW Wissenschaftsverlag, 2009, ISBN 3-936072-91-4, S. 50, 55 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  4. ↑ a b c S Zhang, M Uecker, D Voit, KD Merboldt, J Frahm, Real-time cardiovascular magnetic resonance at high temporal resolution: radial FLASH with nonlinear inverse reconstruction. J Cardiovasc Magn Reson 12, 39, (2010), doi:10.1186/1532-429X-12-39.
  5. ↑ Franz Wolfgang Hirsch, Jens Frahm, Ina Sorge, Christian Roth, Dirk Voit , Daniel Gräfe: Real-time magnetic resonance imaging in pediatric radiology — new approach to movement and moving children. Hrsg.: Pediatric Radiology. Pediatr Radiol 51, 840–846 Auflage. Springer Verlag, Heidelberg 2021, doi:10.1007/s00247-020-04828-5.
  6. ↑ M Uecker, S Zhang, D Voit, A Karaus, KD Merboldt, J Frahm, Real-time magnetic resonance imaging at a resolution of 20 ms, NMR in Biomedicine 23: 986–994 (2010), doi:10.1002/nbm.1585.

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Real-time MRI of a human heart (2-chamber view).ogv
Autor/Urheber: Shuo Zhang, Martin Uecker, Dirk Voit, Klaus-Dietmar Merboldt, Jens Frahm, Lizenz: CC BY 2.0
Real-time MRI of a human heart (2-chamber view) at 2.0 mm spatial resolution and 22 ms temporal resolution. The T1-weighted images were acquired with an RF-spoiled radial FLASH CMR sequence (TR/TE = 2.0/1.3 ms, flip angle 8°, 11 spokes) at 2.0 mm resolution, 8 mm section thickness, and 22 ms acquisition time without ECG or respiratory gating. Image reconstruction was achieved by regularized nonlinear inversion. (See: doi:10.1186/1532-429X-12-39 http://www.jcmr-online.com/content/12/1/39)
Real-time MRI of a human heart (short-axis view).ogv
Autor/Urheber: Shuo Zhang, Martin Uecker, Dirk Voit, Klaus-Dietmar Merboldt, Jens Frahm, Lizenz: CC BY 2.0
Real-time MRI of a human heart (short-axis view) at 1.5 mm spatial resolution and 33 ms temporal resolution. The T1-weighted images were acquired with an RF-spoiled radial FLASH sequence (TR/TE = 2.2/1.4 ms, flip angle 8°, 15 spokes) at 1.5 mm resolution, 8 mm section thickness, and 33 ms acquisition time without ECG or respiratory gating. Image reconstruction was achieved by regularized nonlinear inversion. (See: doi:10.1186/1532-429X-12-39 http://www.jcmr-online.com/content/12/1/39)