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Radiologie-News

Vor- und Nachteile von 3T-MRT-Geräten

Gradientensysteme, Sequenztechniken, aber auch Empfängerspulen-Systeme sind an den Grenzen des physikalisch Sinnvollen oder biologisch Tolerierbaren angekommen. Die sich ergebende Frage ist, was passiert mit uns eigentlich bei MRT-Untersuchungen, insbesondere bei 3T Geräten?

Dass wir einem Magnetfeld ausgesetzt werden, welches in Tesla angegeben wird, ist meist bekannt. Zusätzlich werden hochfrequente Radiowellen durch das Gerät abgegeben. Hierdurch werden Wasserstoffatome im Körper angeregt, nehmen Energie auf, welche dann wiederum abgegeben und, durch Spulensysteme, vergleichbar mit einer Radioantenne, aufgefangen werden. Hieraus wird mittels leistungsstarker Computer ein Schnitt-Bild errechnet. Jedoch hängen Bildqualität und diagnostische Aussage, sowie Belastungen des Körpers von diversen weiteren Faktoren ab.

Eine der signifikanten Größen der MRT Untersuchung insgesamt ist die, so genannte  SAR - spezifische  Absorptionsrate (specific absorption rate). Diese bezeichnet den Anteil der eingestrahlten HF(Hochfrequenz)–Energie, welche vom Körper absorbiert und damit zu einer Temperaturerhöhung des Körpers beiträgt, die einem Grenzwert von max. einem Grad Celsius unterworfen ist.

Die SAR wird vor Beginn einer jeden Messung aus der eingestrahlten Energie pro Zeitintervall in Abhängigkeit vom Patientengewicht und untersuchter Körperregion berechnet. Zusätzlich wird der HF–Verstärker stets von einem Überwachungsmonitor kontrolliert, sodass bei Überschreitung des Grenzwertes an eingestrahlter HF– Leistung die Messung abgebrochen wird.

Eine weitere signifikante Größe im Bereich der MRT- Bildgüte ist die HF-Verteilung, somit die Homogenität des Magnetfeldes. Kritisch sind daher Magnetfeldinhomogenitäten, Suszeptibilität genannt. Bei 3T-Geräten führt dies zu  einer Verdopplung von Artefakten, (chemical shift), sowie zu Singnalverlusten, bzw. Auslöschungen, insbesondere im Bereich des Abdomens und des Beckens. 3)

Relevant für die Bildqualität sind ebenso das Signal-/Rausch-Verhältnis (SNR), sowie die insgesamt benötigten Messzeiten.

Auf Grund dieser physikalischen Größen bietet ein 3T-Gerät einerseits Vorteile in der räumlichen Auflösung, sowie der Messzeit, ausgenommen hiervon sind dagegen die T1 gewichteten Sequenzen, welch sich verlängern. 3)

Andererseits jedoch bestehen erhebliche Nachteile in der Verteilung der Homogenität des Magnetfeldes, einhergehend mit Signalverlusten bis hin zu Auslöschungen. Die HF-Amplituden im Bereich des Kopfes schwanken hierbei zu 20%, innerhalb des Abdomes weit darüber, bis hin zu vollständigen Auslöschungen. 3)

Zusammenfassung von Vor- und Nachteilen bei 3T-Geräten: 3)

Nachteile:

  • Längere T1-Zeiten bei 3T-Geräten

  • Verlängerte TR-Zeiten - Verlängerung der Messzeit,
    weniger Schichten/Aufnahme

  • Veränderung des Gewebekontrastes für gleiche Messparameter
    (TR, TE, T1, Flipwinkel) im Vergleich zu 1,5T.
    Es kommt dabei zu unterschiedlichen Gewichtungen innerhalb einer Schicht!

  • Signalauslöschungen durch Inhomogenitäten, insbesondere im Abdomen/Becken

  • Verdopplung von Chemical Shift Artefakten (Auswirkung auf wichtige Standartsequenzen T1/T2/PD) ohne Fettunterdrückung

  • 4x größere SAR (s.o.), kritisch bei TSE/FSE und SSFE/HASTE Sequenzen

  • Negative Auswirkung auf Implantate und umgebendes Gewebe

  • Einwirkung starker Kräfte und Drehmomente durch 2x stärkeres Magnetfeld

  • Erwärmung und Verbrennung von Gewebe durch HF induzierte elektrische Ströme

  • Mechanische Vibrationen durch indizierte Ringströme bei Gradientenschaltung

  • HF induzierte Bildartefakte durch Resonanzen


1,5T Aufnahme 1)


3T Aufnahme 1)

HF induzierte Bildartefakte durch Resonanzen

Vorteile:

  • Präparation der Magnetisierung bei Tagging (Cardio MRT) und Arterial Spin Labeling (ASL) (Hirnperfusion) gelingen besser

  • insgesamt funktionelle MRT des Gehirns deutlich verbessert


    1,5T Aufnahme 2)    3T Aufnahme 2)
     

  • Verbesserte Aussagen in der Spektroskopie

  • Bessere Ergebnisse bei Perfusionsuntersuchungen mit KM, sowie funktionellen  Untersuchungen (z.B. Nieren)

  • Verbesserte Darstellung bei Angiographien

  • Verbesserte räumliche Auflösung in der Morphologie bei Kopf- und  Extremitätenuntersuchungen

Insgesamt kann zusammenfassend gesagt werden, dass 3T-Geräte:

  • Eine wesentliche Verbesserung bei klinischen Fragestellungen hinsichtlich dynamischer/ funktioneller Untersuchungen, z.B. von Hirn/Gefäßen und Nieren mit sich bringen, wie auch in der räumlich - morphologischen Auflösung von Hirn und Extremitäten, jedoch nicht am Körperstamm.

  • Im Bereich des Abdomens deutlich schlechtere Aussagen im Vergleich zu 1,5T-Geräten besitzen.

  • Durch die höhere physikalisch-biologische Belastung bei Implantatpatienten prinzipiell nicht geeignet ist.

  • Insgesamt sind 3T-Maschinen heute prädestiniert für klinisch- funktionelle Untersuchungen, sowie für die weitergehende Forschung, somit in der heutigen Standartdiagnostik keinen messbaren Mehrwert generieren, eine höhere biologische Belastung, insbesondere eine vermehrte Erwärmung  des Körpers zur Folge haben und für  Fragestellungen bei Implantatpatienten nicht einsetzbar sind.

  • Die weitere Entwicklung der Geräte in den kommenden Jahren wird zeigen, inwieweit 3T- Maschinen, abgesehen von den noch heute immensen Kosten und Geräte-Tonnagen, insbesondere auch vor dem Hintergrund der ständig steigenden Gesundheitskosten, sich in der Routinediagnostik durchsetzen können.

1) aus F. Schick, DRK 2009. Radiologische Klinik, Universität Tübingen Sektion für Experimentelle Radiologie, Abteilung für Diagnostische und Interventionelle Radiologie (Prof. Dr. C.D. Claussen)

2) Krüger et al., MRM 45:595–604, aus F. Schick, DRK 2009. Radiologische Klinik, Universität Tübingen Sektion für Experimentelle Radiologie Abteilung für Diagnostische und Interventionelle Radiologie

3) vgl. F. Schick, DRK 2009. Radiologische Klinik, Universität Tübingen Sektion für Experimentelle Radiologie Abteilung für Diagnostische und Interventionelle Radiologie

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