2 T1-gewichtete Bildgebung

2.1 Native Untersuchung

Gewebecharakterisierung Die T1w nativen Aufnahmen dienen der Gewebecharakterisierung hepatischer Läsionen. Die T1-Relaxationszeiten (1,5 T) von 600 ms (±133) entsprechen im Wesentlichen den Zeiten des gesunden Leberparenchyms ▶ [13]. Somit sind die meisten soliden hepatischen Raumforderungen eher isointens oder leicht hypointens im Vergleich zum Leberparenchym.

Ein perifokaler signalarmer Saum lässt eine Kapselbildung vermuten. Beinhalten Läsionen hyperintense Anteile, ist das häufig ein Hinweis auf eine Einblutung. Weiterhin können eine makroskopische Verfettung, vermehrte Glykogenspeicherungen oder paramagnetische Effekte durch Melanin- oder Kupferakkumulationen (u.a.) ebenfalls zu einem Signalanstieg der Läsionen führen ( ▶ Abb. 2.1).

Eigenschaften der nativen T1w Bildgebung.

Abb. 2.1 

2.1.1 Sequenztyp und Datenauslese

2D-GRE-Technik T1w Aufnahmen der Leber erfolgen in der Regel mittels einer zweidimensionalen Gradienten-Echo-Sequenz (GRE), die herstellerabhängig mit unterschiedlichen Akronymen bezeichnet wird:

• FLASH – Fast Low Angle Shot (Siemens Healthcare)

• T1 FFE – T1w Fast Field Echo (Philips GmbH)

• SPGR – Spoiled Gradient Echo (General Electrics)

Dieser Sequenztyp ist im Vergleich zu den klassischen Spin-Echo-Sequenzen, die in der Leberbildgebung für T2w Aufnahmen eingesetzt werden, deutlich schneller. Die Beschleunigung ist ein entscheidender Vorteil, da folglich ein axialer Schichtstapel innerhalb einer Atemanhaltepause akquiriert werden kann.

Geringerer T1-Kontrast Im Vergleich zur Spin-Echo-Bildgebung ist der mittels Gradienten-Echo-Sequenz erreichbare T1-Kontrast jedoch geringer ausgeprägt. Ursächlich ist ein zunehmender Signalverlust der Protonen durch die zeitlich schnelle Abfolge der Anregungsimpulse. Ist die TR kürzer als die T1-RZ des Gewebes treten Sättigungseffekte auf, da zunehmend Spins aus der longitudinalen Orientierung in den angeregten Zustand übergehen und somit für die folgenden Impulse nicht mehr ausreichend quermagnetisiert werden können. Zusätzlich enthält das ausgelesene Signal nicht nur Informationen der neu angeregten Quermagnetisierung, sondern auch Anteile der residuellen Quermagnetisierung vorausgegangener Anregungen. Diese sog. transversalen Kohärenzen oder stimulierten Echos induzieren einen zusätzlichen T2-Mischkontrast der Bilder.

Crusher-Gradienten Eine Möglichkeit, den T1-Kontrast wiederherzustellen ist der Einsatz von Spoilern oder Crusher-Gradienten. Diese dephasieren nach der Signalauslese die restliche transversale Magnetisierung mit dem Zweck, bei der folgenden Messung nur noch das Signal neu angeregter Längsmagnetisierung aufzuzeichnen ( ▶ Abb. 2.2).

Flipwinkel Grundsätzlich ist es möglich, die Messung des gesamten Lebervolumens auf 2–3 Volumenpakete und somit auf mehrere Atemkommandos zu verteilen. Da es sich bei der Messung um ein Multischichtverfahren handelt (s. Kap. ▶ 1.2.3), sollte die Repetitionszeit entsprechend der Schichtzahl und Pakete angepasst werden. Der ideale Flipwinkel für die maximale Signalausbeute bei der T1w 2D-GRE für ein Gewebe lässt sich als Ernst-Winkel [= cos–1(exp(–TR/T1)] berechnen. Mit weiter steigendem Flipwinkel nimmt das Signal wieder ab, der T1-Kontrast wird aber optimiert, da aufgrund der repetitiven Impulse mit einer TR kürzer als die T1-Relaxationszeit des Gewebes Sättigungsphänomene auftreten, die helfen, die verschiedenen Gewebe besser voneinander zu differenzieren.

2.1.2 In-Phase-/Opposed-Phase-Technik

Chemische Verschiebung Aufgrund der unterschiedlichen chemischen Einbindung der Protonen in die jeweiligen Moleküle ist die Präzessionsfrequenz der Spins im Fettgewebe etwas langsamer als in wasserhaltigem Gewebe (s. Kap. ▶ 1.7). Diese chemische Verschiebung wird in Hertz gemessen und ist abhängig von der Stärke des statischen Magnetfeldes. Der Frequenzunterschied und das externe Magnetfeld ändern sich dabei direkt proportional. Durch die langsamere Rotation der Fettprotonen entsteht nach der Anregung in der transversalen Ebene eine periodische Phasenverschiebung zwischen den Magnetisierungen. Der Unterschied beträgt bei 1,5 T ca. 220 Hz. Bei 3,0 T ist die Frequenzdifferenz doppelt so groß und liegt bei ca. 440 Hz.

Während der Echozeit, während der beide Magnetisierungen in die gleiche Richtung zeigen (in Phase), addiert sich die Signalintensität in Pixeln, in denen sowohl fett- als auch wasserhaltiges Gewebe vorhanden ist. Während der Echozeit, zu der beide Magnetisierungen in entgegengesetzte Richtungen zeigen (opposed Phase), subtrahiert sich die Signalintensität in den Pixeln. Bei 1,5 T tritt die erste opposed Phase (OP) nach 2,3 ms und die in Phase (IP) nach 4,6 ms, bei 3,0 T nach 1,1 ms (OP) und nach 2,2 ms (IP) auf ( ▶ Abb. 2.3).

Nachweis intrazellulärer Verfettung Bei der T1w GRE-Sequenz lässt sich nun über die Wahl der Echozeiten dieses Phänomen zum Nachweis einer mikroskopischen (intrazellulären) Verfettung einsetzen ▶ [36]. Dabei wird die erste Echoauslese auf das technisch mögliche Minimum eingestellt. Das hat den Vorteil, dass nicht nur die Messzeit minimiert, sondern auch Artefakte reduziert werden, welche durch die zunehmende Dephasierung der Spins mit zunehmendem Abstand zwischen Anregung und Auslese entstehen.

Die den 2 Echos zugehörigen Bilddaten werden als separate Bildersets rekonstruiert. Aufgrund der zeitgleichen Akquisition kann keine Fehlregistrierung vorliegen und die anatomischen Details beider Sets sind deckungsgleich. Charakteristisch für die opposed Phase ist eine Signalauslöschung an den Grenzflächen in Form einer schwarzen...