English Title: Development and Optimization of Methods for in-vivo Determination of the MR parameters T1 and T2 of the Human Heart

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Abstract

Die MR-Relaxationszeiten T1 und T2 können zur Charakterisierung der myokardialen Mikrozirkulation benutzt werden. Die T1-Zeit erlaubt die Berechnung der myokardialen Perfusion, während aus der Kenntnis der T2-Zeit über den BOLD-Effekt der Status der myokardialen Oxygenierung erfasst werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Messmethoden zur kontrastmittelfreien in-vivo-Messung der myokardialen Relaxationszeiten auf einem klinischen Tomographen implementiert und weiterentwickelt. Für die T1-Messung wurden zwei Gradientenechosequenzen basierend auf der FLASH- und der TrueFISP-Technik entwickelt. Durch die gemessenen T1-Zeiten konnte bei ersten Probandenstudien die myokardiale Perfusion mit FLASH zu (4,2 ± 1,1) ml×g-1×min-1 und TrueFISP zu (5,5 ± 1,1) ml×g-1×min-1 bestimmt werden. Das im Myokard gemessene Signal-zu-Rausch-Verhältnis war bei TrueFISP mit 96,9 ± 6,7 fast dreifach höher als bei der FLASH-Technik mit 36,1 ± 3,7. Der mit der TrueFISP-Sequenz gemessene myokardiale Perfusionsanstieg zwischen Ruhe- und Stresszustand nach Gabe von Adenosin betrug 62,5%. Zur Bestimmung der T2-Zeit des Myokards wurde eine Navigator-TSE und eine HASTE-Sequenz optimiert. TSE- und HASTE-Sequenz lieferten mit (64 ± 11) ms bzw. (61 ± 2) ms fast die gleiche T2-Zeit, jedoch nur die HASTE-Sequenz erlaubt mit einer Messzeit von 20 s (zum Vergleich TSE: 20 min) eine T2-Bestimmung im Stresszustand.

Translation of abstract (English)

MR relaxation times T1 and T2 can be used for the calculation of myocardial microcirculation. T1 allows the determination of myocardial perfusion, while BOLD-effect connects T2 with myocardial oxygenation. In the present work, techniques for in-vivo determination of myocardial relaxation time without contrast agent were developed and optimized. Fast gradient-echo-sequences based on FLASH and TrueFISP techniques were developed to determine myocardial T1. Myocardial perfusion was determined in volunteers with FLASH to (4.2 ± 1.1) ml×g-1×min-1 and with TrueFISP to (5.5 ± 1.1) ml×g-1×min-1. The signal-to-noise-ratio in myocard of the TrueFISP sequence was with 96.9 ± 6.7 almost three times higher than with FLASH 36.1 ± 3.7. The rise of myocardial perfusion between rest and adenosine-induced cardiac stress measured by TrueFISP was 62.5%. A navigator TSE and a HASTE-sequence were optimized to determine myocardial T2. The measured T2 by TSE and HASTE is (64 ± 11) ms and (61 ± 2) ms, respectively. Due to the short acquisition time of the HASTE sequence (20 s) (for comparison TSE: 20 min), T2 measurement under cardiac stress is possible.