Schnelle Pulssequenzen

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Institut für Radiologie, Stadtspital Triemli, Birmensdorferstraße 497, 8063 Zürich, Schweiz

Zusammenfassung

Aus einer Vielzahl von Gründen ist es wünschenswert, eine Messung schneller zu Ende zu bringen:

Eine schnelle Sequenz erlaubt dynamische Untersuchungen und damit z. B. das Verfolgen eines Kontrastmittelbolus.
Je kürzer die Bildaufnahme dauert, desto weniger anfällig ist sie für Bewegungsartefakte, speziell bei unkooperativen Patientinnen und Patienten.
Wenn die Sequenz schnell genug ist, kann eine Aufnahme bei angehaltenem Atem („breath hold“) und somit ohne störende Atembewegung aufgenommen werden.

Verschiedene Techniken ermöglichen es, die Aufnahme rascher zu absolvieren:

Ausnützen aller Reserven der modernen Gradienten- und Hochfrequenzsysteme und knappes Timing herkömmlicher Sequenzen ([ultra-]schnelles GRE).
Akquisition mehrerer Echos pro Anregung mit unterschiedlichen Phasenkodierungen (FSE, Echoplanar).
Messung einer reduzierten Anzahl von K-Linien („fractional echo sampling“, „half Fourier technique“, „rectangular FOV“).

Aus einer Vielzahl von Gründen ist es wünschenswert, eine Messung schneller zu Ende zu bringen:

Eine schnelle Sequenz erlaubt dynamische Untersuchungen und damit z. B. das Verfolgen eines Kontrastmittelbolus.
Je kürzer die Bildaufnahme dauert, desto weniger anfällig ist sie für Bewegungsartefakte, speziell bei unkooperativen Patientinnen und Patienten.
Wenn die Sequenz schnell genug ist, kann eine Aufnahme bei angehaltenem Atem („breath hold“) und somit ohne störende Atembewegung aufgenommen werden.

Verschiedene Techniken ermöglichen es, die Aufnahme rascher zu absolvieren:

Ausnützen aller Reserven der modernen Gradienten- und Hochfrequenzsysteme und knappes Timing herkömmlicher Sequenzen ([ultra-]schnelles GRE).
Akquisition mehrerer Echos pro Anregung mit unterschiedlichen Phasenkodierungen (FSE, Echoplanar).
Messung einer reduzierten Anzahl von K-Linien („fractional echo sampling“, „half Fourier technique“, „rectangular FOV “).

8.1 Schnelle oder Turbo-Spinechosequenzen

Fast-Spinecho(FSE)sequenzen, von ausgewählten Herstellern auch als Turbo-Spinecho(TSE)sequenzen bezeichnet, sind modifizierte SE-Sequenzen, welche die Bildaufnahmezeiten verglichen mit konventionellen SE-Sequenzen erheblich reduzieren. In FSE-Sequenzen werden mehrere 180°-Pulse pro TR appliziert, wobei zwischen den einzelnen Echos der Phasenkodiergradient jedesmal kurz eingeschaltet wird. Somit kann man mehrere Messungen mit unterschiedlichen Phasenkodierungen pro Anregung (und ohne Verstreichenlassen der Repetitionszeit!) aufnehmen (◘ Abb. 8.1), was eine Serie von Spinechos (Echozüge; „echo train“) hervorruft. Die Anzahl der erhaltenen Echos pro TR wird auch als Echozugslänge („echo train length“, ETL ) bezeichnet. Die Bildaufnahmezeit ist bei der FSE-Sequenz wie folgt definiert:

Abb. 8.1

Fast-Spinechosequenz: Mit vier 180°-Impulsen werden vier Echos erzeugt (Echozug). Da aber im Gegensatz zur Multi-Echosequenz vor jedem Echo der Phasengradient erneut eingeschaltet wird, erhält man vier Messungen mit unterschiedlichen Phasenkodierungen und einer anstatt vier Anregungen. In diesem Beispiel bestimmt hauptsächlich das dritte Echo den T2-Kontrast (effektives TE; s. Ausführungen im Text)

Bildaufnahmezeit = TR • Anzahl Kodierungsschritte in Phasenrichtung • Anzahl Messungen dividiert durch ETL („echo train length“ = Anzahl der Echos im Echozug).

FSE-Sequenzen unterscheiden sich von SE-Sequenzen auch abgesehen von der kürzeren Bildaufnahmezeit in zweifacher Hinsicht:

FSE-Sequenzen benötigen längere Repetitionszeiten , damit möglichst viele 180°-HF-Pulse gesetzt werden können. Die TR von FSE-Sequenzen betragen ≥4000 ms, diejenigen von SE-Sequenzen etwa 2000–2500 ms. Dies macht verständlich, dass FSE-Sequenzen vor allem für T2-gewichtete Bilder geeignet sind.
Echozeiten von FSE-Sequenzen für T2-gewichtete Bilder sind ebenfalls länger.

Wie bereits erwähnt, können mit einer einzigen Anregung mehrere Echos aufgenommen werden. In der konventionellen Bildgebung benutzt man dies, um beispielsweise ein protonen- (intermediär) und ein T2-gewichtetes Bild in derselben Sequenz aufzuzeichnen (▶ Abschn. 7.8). Alternativ kann man die Multi-Echotechniken aber auch nutzen, um schnellere Sequenzen zu erhalten.

Auch bei FSE-Sequenzen ist es möglich, ein Doppelecho zu erhalten, indem die ETL halbiert wird. Bei einer ETL = 8 werden beispielsweise die ersten vier Echos für das protonengewichtete Bild und die zweiten vier Echo zur Erzeugung des T2-gewichteten Bilds verwendet.

FSE-Sequenzen können auch für die Akquisition von T1- oder PD-gewichteten Bildern benötigt werden. Der Vorteil des Einsatzes von T1- oder PD-gewichteten FSE-Sequenzen im Vergleich zu konventionellen SE-Sequenzen ist vor allem der Zeitgewinn. Zusätzlich kann der durch die wiederholt eingestrahlten 180°-Refokussierungspulse resultierende größere Magnetisierungstransferkontrast (▶ Abschn. 3.6) von FSE-Sequenzen für T1-gewichtete Bilder (insbesondere nach Applikation von extrazellulären Gadolinium-haltigen Kontrastmitteln) vorteilhaft sein. Allerdings ist bei T1- und PD-gewichteten FSE-Sequenzen die Anzahl möglicher Echos im Echozug begrenzt, da die Kombination von kurzem TE und großer ETL in Bildunschärfe und vermindertem Kontrast resultieren kann.