32-Kanal-Kopfspule in einem 3T-MR-Scanner: Sensitivitäts- und Auflösungssteigerungen bei funktionellen und anatomischen Anwendungen

Ziel: Anhand verschiedener funktioneller Fragestellungen werden nach ersten klinischen und experimentellen Einsätzen die Vorzüge einer 32-Kanal-Kopfspule gegenüber einer 12-Kanal-Kopfspule aufgezeigt.

Methode: In einem 3T-System (Siemens Magnetom Trio) wurden die mit einer 32-Kanal-Kopfspule in Relation zu einer 12-Kanal-Kopfspule beobachtete Steigerung der Sensitivität anhand grundlegender funktioneller Paradigmen wie Motorik und Sprache sowie der in anatomischen Aufnahmen erreichbare Auflösungsgewinn untersucht. Vorausgegangen waren vergleichende Phantomaufnahmen in beiden Spulen. Im einzelnen wurde an einem Phantom das räumliche Profil des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses aufgezeichnet. An Probanden erfolgten unter gleichen Bedingungen identische funktionelle Untersuchungen konsekutiv mit der 32-Kanal- und der 12-Kanal-Spule, und die Ergebnisse wurden einem individuellen Paar-t-Test-Vergleich unterzogen. Ferner wurde geprüft, ob eine Qualitätssteigerung von Tensordiffusionsbildern für korrelierende traktographische Darstellungen möglich ist. Zur Evaluation der anatomischen Auflösbarkeit bestand die Aufgabe, T1- oder T2-gewichtet eine Differenzierung des Gennari-Streifens zu erreichen – hierfür wurden jeweils isotrope 3D-Sequenzen mit einer Voxelbreite von 0,5mm verwendet und 8 bzw. 6 Akquisitionen mit SPM gemittelt.

Ergebnisse: Die vergleichend durchgeführten Phantomuntersuchungen zeigen oberflächennahe ein signifikant höheres Signal-zu-Rausch-Verhältnis der 32-Kanal-Spule. Sequenzabhängig konnten SNR-Erhöhungen bis zu 80% gemessen werden. Im Spulenzentrum ist der Gewinn dagegen gering. Bei funktioneller Bildgebung ermöglicht die hohe Signalqualität zusätzliche Filterungen durch Erhöhung des Signifikanzniveaus. In vergleichenden motorischen Aktivierungsstudien der 32- und der 12-Kanal-Spule konnte mittels individueller Paar-t-Test-Differenzen der motorische Cortex in hoher Qualität dargestellt und somit der Beweis der überlegenen Signalqualität der 32-Kanal-Spule erbracht werden. An Probanden gelang ferner im Gegensatz zur 12-Kanal-Spule sowohl T1- als auch T2- gewichtet eine sichere Differenzierung des Gennari-Streifens. Diffusionstensoraufnahmen mit 2mm Schichtdicke sind artefaktarm und mit gutem Signal-zu-Rausch-Verhältnis gewinnbar.

Schlussfolgerung: Eine 32-Kanal-Kopfspule ist für funktionelle Untersuchungen mit besonderen Ansprüchen an die Sensitivität und für anatomische Fragestellungen mit hohen Auflösungsanforderungen zu empfehlen.