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Diffusionsgewichtete MRT- wieviele Diffusionsfaktoren sind zur Berechnung des ADC- Wertes notwendig?

  • Diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) in der MRT ist eine wichtige Modalität im Rahmen der Schlaganfalldiagnostik. Neben dem reinen Infarktnachweis kann mithilfe berechneter „Apparent diffusion coefficent“ (ADC)-Karten die Diffusion auch quantifiziert werden. Deren Berechnung erfolgt aus mehreren diffusionsgewichteten Datensätzen mit unterschiedlichen Diffusionsfaktoren (b-Werten) unter Verwendung eines nicht linearen Regressionsmodells. Es besteht jedoch kein Konsens, wie viele b-Werte hierfür notwendig sind. Ziel der Studie war es, zu evaluieren, wie viele b-Werte notwendig sind, um den ADC-Wert verlässlich zu berechnen. Bei 100 konsekutiven Patienten mit dem klinischen Bild eines akuten Schlaganfalls wurden identisch orientierte und zentrierte diffusionsgewichtete SE-EPI-Sequenzen mit unterschiedlichen Diffusionsfaktoren akquiriert. Für jeden Patienten wurden insgesamt 6 Datensätze generiert. Die Auswertung erfolgte mittels ROI-Analyse für das Infarktareal, die normale graue und weiße Substanz, den Liquor und das Hintergrundrauschen. ADC-Werte wurden für jede ROI aus jedem Datensatz mithilfe eines nicht linearen Regressionsmodells berechnet. Zusätzlich erfolgte die Berechnung von SNR und CNR der jeweiligen ROI. Die Messzeit betrug 0:39 min für eine Messung mit 2 b-Werten bis hin zu 2:49 min für eine Messung mit 7 b-Werten. Der mittlere ADC-Wert(× 10-4 mm²/s) für die ischämische Läsion betrug 58,29, 58,47, 57,83, 57,81, 57,58 und 54,51 für eine Messung mit 2, 3, 4, 5, 6 und 7 b-Werten. Lediglich für sehr hohe b-Werte (b = 2000s/mm²) bestand ein signifikanter Unterschied für den ADC-Wert der ischämischen Läsion. Der ADC-Wert kann verlässlich mit diffusionsgewichteten Aufnahmen mit nur 2 Diffusionsfaktoren berechnet werden. Aufgrund der kürzeren Untersuchungszeit sollte diese Sequenz im klinischen Alltag sowohl zur quantitativen als auch qualitativen Beurteilung des Schlaganfalls verwendet werden.
  • Diffusion-weighted imaging (DWI) has become an important component in modern stroke imaging. This MR technique detects diffusion abnormalities, which can be quantified by computing apparent diffusion coefficient (ADC) maps. ADC values are typically calculated from a set of MR images obtained with varying degrees of diffusion weighting (b-values) using nonlinear regression. However, there is no agreement concerning the number of images needed for ADC calculation. The aim of our study was to determine how many b-values are necessary to reliably calculate ADC maps. In 100 consecutive patients with clinical signs of acute ischemic stroke, 6 identically oriented and centered diffusion data sets with different b-values were acquired. ROI analysis was performed for DWI-positive lesions, normal-appearing gray and white matter, CSF and background noise. ADC values for each ROI were calculated using a nonlinear regression model. Additionally, the CNR and SNR were calculated for each ROI. Acquisition time was 0:39 min for 2 b-values and up to 2:49 min for a sequence with 7 b-values. The mean ADC (× 10–4 mm²/s) for ischemic lesions was 58.29, 58.47, 57.83, 57.81, 57.58 and 54.51 using 2, 3, 4, 5, 6, and 7 b-values. Ischemic lesions had significantly different mean ADC values only for high b-values (b = 2000 s/mm²). ADC values can be reliably calculated using 2 b-values. Radiologists may use the more time-efficient 2-point method for reliably estimating ADC values and detecting ischemic lesions in the daily clinical routine.

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Metadaten
Author: Madlen Kuhnke
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001734-9
Title Additional (English):Diffusion-Weighted MRI - How Many B-Values Are Necessary?
Advisor:Dr. Sönke Langner
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2014/03/04
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2014/02/17
Release Date:2014/03/04
Tag:ADC- Parameterkarte, Quantifizierung, b- Wert
GND Keyword:Diffusion, Infarkt, MRT
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Diagnostische Radiologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit