Wissenschaft | Science

English

In cardiac magnetic resonance imaging (CMR), accurate flow measurements rely on perpendicular plane-alignment with flow direction. For 2D phase contrast (PC) cardiac magnetic resonance measurements, planes have to be defined during the examination of the heart, which is time consuming and error-prone. Collection of flow information of the entire volume of the heart by a 4D flow CMR postpones plane alignment to post-processing. Sampling of such a large amount of data requires acceleration of data acquisition with techniques such as SENSitivity Encoding (k-t SENSE) or Broad-use Linear Acquisition Speed-up Technique (k-t BLAST). Objectives of the study were to compare 4D flow CMR, accelerated with two different acceleration methods with the established 2D PC CMR based on assessment of stroke volume at all four cardiac valves. The values of stroke volume acquired with the 4D flow CMR SENSE did not differ significantly when compared to the 2D PC CMR SENSE at the left side of the heart (aortic and mitral valve). Significant differences between the techniques were seen at the pulmonic and tricuspid valves. Acceleration with k-t BLAST revealed significantly lower values of stroke volume at all cardiac valves, except at the mitral valve.

Keywords: cardiac flow quantification, canine, 4D magnetic resonance imaging, k-t SENSE, k-t-BLAST, phase contrast angiography

Deutsch

Bei der Herzuntersuchung mittels Magnetresonanztomographie (CMR) muss die Ebene für akkurate Flussmessungen senkrecht zur Blutflussrichtung definiert werden. Im 2D Phasenkontrast (PC) CMR erfolgt die Wahl der Ebene schon während der Untersuchung, was zeitaufwendig und problemanfällig ist. Mit der Messung aller Blutflussinformationen des gesamten Herzens mittels einer 4D flow CMR, verschiebt sich die Wahl der Ebenen in die Nachbearbeitung. Das Sammeln solch grosser Datenmengen erfordert eine Beschleunigung der Messtechnik wie SENSitivity Encoding (k-t SENSE) oder Broad-use Linear Acquisition Speed-up Technique (k-t BLAST). Das Ziel dieser Studie war, die 4D flow CMR, beschleunigt mit zwei verschiedenen Methoden, mit der etablierten 2D PC CMR anhand der Bestimmung des Schlagvolumens über allen vier Herzklappen zu vergleichen. Die Werte der Schlagvolumenmessung für die linke Seite des Herzens (Aorten- und Mitralklappe), durchgeführt anhand der 4D flow CMR k-t SENSE, waren nicht signifikant verschieden im Vergleich zu den Messungen mittels der 2D PC CMR k-t SENSE. An der Pulmonal- und Trikuspidalklappe zeigten sich jedoch signifikante Unterschiede zwischen diesen beiden Techniken. Die Beschleunigung durch k-t-BLAST ergaben generalisiert tiefere Werte des Schlagvolumens an allen Herzklappen, ausser der Mitralklappe.

Schlüsselwörter: Herzflussmessung, 4D Magnetresonanztomographie, k-t SENSE, k-t BLAST, Phasenkontrastangiographie

Français

Lors d’examens cardiaques par résonnance magnétique (CMR), le plan pour des mesures de flux précises doit être défini perpendiculairement à la direction de flux sanguin. Dans la CMR en contraste de phases 2D (PC), le choix de ce plan se fait durant l’examen, ce qui prend du temps et peut être sujet à des problèmes. Avec la mesure de toutes les données relatives au flux sanguin dans l’ensemble du coeur au moyen d’un 4D flow CMR, on déplace le moment de ce choix dans la phase de traitement des données. La collecte d’une quantité aussi élevée de données nécessite une accélération de la technique de mesures comme par exemple SENSitivity Encoding (k-t SENSE) ou Broad-use Linear Acquisition Speed-up Technique (k-t BLAST). Le but de cette étude était de comparer la CMR 4D, accélérée avec deux méthodes différentes avec la CMR 2D bien établie, ceci sur la base de la détermination du volume d’éjection systolique au niveau des quatre valvules cardiaques. Les valeurs du volume d’éjection pour le coeur gauche (valvules aortiques et mitrales) obtenues par 4D flow CMR k-t SENSE n’étaient pas significativement différentes de celles obtenues par 2D PC CMR k-t SENSE. Par contre, des différences significatives entre les deux techniques étaient constatées au niveau des valvules pulmonaires et tricuspid. L’accélération par k-t-BLAST donnait de façon générale des valeurs du volume d’élection plus basses au niveau de toutes les valvules, à l’exception de la valvule mitrale.

Italiano

Al momento dell’esame cardiaco mediante risonanza magnetica (CRM) il piano per delle misure accurate del flusso deve venire definito in quanto perpendicolare alla direzione del flusso sanguigno. Già durante la CRM a contrasto di fase 2D (PC), la scelta del piano durante l’esame ha richiesto tempo ed è stata soggetta a problemi. Con la misura di tutte le informazioni del flusso sanguigno in tutto il cuore via una CRM con flusso 4D, la scelta del piano è passata ad un’elaborazione seguente. La raccolta di tali grandi quantità di dati richiede un’accelerazione della tecnica di misura quale SENSitivity Encoding (k-t SENSE) oppure Broad-use Linear Acquisition Speed-up Technique (k-t BLAST). Scopo di questo studio era di paragonare il flusso 4D della CRM, accelerato con due diversi metodi, e con la riconosciuta 2D PC CRM sulla base della determinazione dei volumi di gittata su tutte e quattro le valvole cardiache. I valori della misurazione della gittata nella parte sinistra del cuore (valvola aortica e mitrale), misurati via la CRM a flusso 4D con k-t SENSE erano significativamente differenti rispetto alle misurazioni mediante il k-t SENSE per il 2D PC CRM. Per quel che riguarda la valvola polmonare e la tricuspide si sono riscontrate differenze significative tra queste due tecniche. L’accelerazione via k-t -BLAST ha rivelato in generale valori inferiori del volume di gittata per tutte le valvole cardiache eccetto la valvola mitralica.