Magnetic resonance angiography: current status and future directions

Clinische toepassingen voor Magnetic Resonance Angiography (MRA) breiden zich snel uit naarmate de technologische vooruitgang in zowel hardware als beeldvormingstechnieken eerdere beperkingen overwint, en de risico’s van intraveneuze contrastmiddelen en herhaalde blootstelling aan ioniserende straling meer op de voorgrond komen te staan voor de clinicus en de patiënt . Magnetic resonance imaging (MRI) heeft het voordeel dat het een beeld produceert op basis van de intrinsieke magnetische eigenschappen van lichaamsweefsels en bloed in een extern magnetisch veld, zonder dat ioniserende straling of nefrotoxische contrastmiddelen nodig zijn. Met de toenemende beschikbaarheid en het gebruik van 3.0-Tesla (T) magneten, die in 2002 door de FDA werden goedgekeurd, en geoptimaliseerde pulssequenties, kunnen beelden van hoge kwaliteit met een uitstekende ruimtelijke resolutie worden verkregen in kortere scantijden met kleinere of geen injecties van contrastmiddelen. In dit manuscript zullen we recente ontwikkelingen bespreken in (1) het uitvoeren van MRA bij 3.0T, inclusief “low-dose” contrast-verrijkte (CE) MRA, en (2) nieuwe niet-CE (NCE) MRA-technieken.

MRA bij 3.0T

Bij 3.0T worden twee keer zoveel protonen uitgelijnd met het magnetische veld in vergelijking met 1.5T, wat resulteert in een theoretisch verdubbelde signaal-ruisverhouding (SNR). Deze toename in SNR kan worden benut om de ruimtelijke resolutie te verhogen, de opnametijd te verkorten, of een combinatie van beide om dezelfde SNR-kenmerken als bij 1,5T in minder tijd te bereiken. Een hogere ruimtelijke resolutie maakt een betere zichtbaarheid van laesies mogelijk, en snellere acquisitietijden helpen bewegingsartefacten te verminderen en de ademhalingsvereisten te verlagen. Bovendien zijn de bloedvat-achtergrondcontrastversterkende effecten van gadolinium (Gd) nog meer uitgesproken bij 3,0T, waardoor beelden met een hoger contrast worden geproduceerd en er dus lagere doses op Gd gebaseerde middelen nodig zijn om een vergelijkbare beeldkwaliteit te bereiken als bij lagere veldsterkten (figuur 1) .

Typisch worden CE-MRA-technieken vaker gebruikt dan NCE-MRA-technieken. De voordelen van CE-MRA ten opzichte van andere MRA-technieken, zoals time-of-flight (TOF) en fasecontrast (PC), zijn onder meer de kortere opnametijd, de verbeterde anatomische dekking en de verminderde gevoeligheid voor artefacten als gevolg van bloedstroming en pulsatiliteit. Om gecombineerde arteriële en veneuze versterking te vermijden, zijn kortere acquisitietijden nodig om zuiver “arteriële” fasebeelden te verkrijgen. Dit kan worden gedaan met behulp van acquisities met een parallelle beeldvorming of tijd-resolved technieken. Bij 3.0T kan de winst in SNR hogere versnellingsfactoren bij parallelle beeldvorming mogelijk maken om de scantijden te verkorten en de ruimtelijke resolutie nog verder te verbeteren

Hoewel 3.0T veel mogelijkheden biedt voor de toekomst van MRA, brengt het ook een nieuwe reeks klinische en technologische problemen met zich mee die moeten worden aangepakt voordat het op grote schaal kan worden gebruikt. Pulssequenties die zijn geoptimaliseerd voor 1,5T moeten wellicht worden aangepast voor 3.0T-toepassingen. Bovendien verhoogt de hoge magnetische veldsterkte de energieafzetting in de patiënt en de veldhomogeniteit, zoals hieronder besproken.

Contrast-verrijkte MRA bij 3.0T

Hoewel op gadolinium gebaseerde middelen een uitstekend veiligheidsrecord hebben, hebben rapporten die gadolinium in verband brengen met nefrogene systemische fibrose een hernieuwde belangstelling gewekt voor “lage-dosis” CE-MRA en NCE-MRA. Bovendien helpen lage contrastdoses ook de kosten van CE-MRA te drukken. Gadoliniumchelaten zijn paramagnetische verbindingen die de T1- en T2-relaxatietijden verkorten door verstoring van respectievelijk spin-lattice- en spin-spininteracties. Deze effecten van Gd op lichaamsweefsels worden relatief niet beïnvloed door een verhoogde magnetische veldsterkte. Hoewel de T1-relaxatietijden van lichaamsweefsels bij 3,0 T toenemen, blijven de T1-relaxatietijden van Gd-contrastmiddelen bij hogere magnetische veldsterktes relatief onveranderd. Dit resulteert in een merkbare toename van de bloedpool-naar-achtergrond contrast-ruis verhouding (CNR) in vergelijking met 1,5T. De toename van CNR bij 3.0T kan worden gebruikt om de beeldkwaliteit te verbeteren met dezelfde hoeveelheid contrast of om de hoeveelheid geïnjecteerd IV-contrast te verminderen in vergelijking met een vergelijkbare scan bij 1.5T (figuur 2). Tomasian et al. toonden onlangs aan dat voor 3.0T MRA van de supraaortische slagaders een verlaging van de contrastdosis van 0,15 tot 0,05 mmol/kg niet ten koste ging van de beeldkwaliteit, opnamesnelheid of ruimtelijke resolutie. Arteriële occlusieve aandoeningen werden bijna in gelijke mate gedetecteerd tussen de twee lezers, zonder significant verschil in arteriële definitie-scores.

CE-MRA is een niet-invasief alternatief voor conventionele angiografie bij de beoordeling van perifere vaatziekten en kan een alternatief zijn voor CTA voor de diagnose van acute longembolie. MRA van de onderste extremiteit wordt doorgaans geassocieerd met de hoogste contrastdosisprotocollen van alle MR-beeldvormingstechnieken, waarbij vaak een dubbele dosis (0,2 mmol/kg) of meer Gd-contrast moet worden toegediend. Aangetoond is dat de hoeveelheid Gd-contrast die nodig is bij 3,0T voor MRA van de onderste extremiteit tot een derde kan worden teruggebracht van de hoeveelheid die wordt gebruikt bij 1,5T (d.w.z. van 0,3 mmol/kg tot 0,1 mmol/kg). De resulterende beelden bij lagere contrastdoses hadden een betere arteriële definitie dan beelden met hoge doses, vermoedelijk als gevolg van een lager resterend achtergrondsignaal van de initiële contrastinjectie en minder veneuze contaminatie.

Renale CE-MRA-kwaliteit bij 3,0T is ook geëvalueerd met lage doses Gd. Attenberger et al. toonden een gelijke beeldkwaliteit aan voor de evaluatie van de nierslagaders door 0,1 mmol/kg gadobenaat dimeglumine bij 3,0T te vergelijken met 0,2 mmol/kg gadobutrol bij 1,5T. Kramer et al. vergeleken lage-dosis (0,1 mmol/kg) gadopentetaat dimeglumine bij 3,0T met conventionele digitale subtractie angiografie (DSA) voor de evaluatie van stenose van de nierslagaders bij 29 patiënten, waarbij beelden van goede tot uitstekende kwaliteit werden verkregen met een sensitiviteit en specificiteit van respectievelijk 94% en 96% . Deze bevindingen suggereren dat bij 3.0T, de contrastdosis in de huidige praktijk waarschijnlijk hoger is dan nodig, en kan worden verlaagd zonder negatieve invloed op de ruimtelijke resolutie of de algehele beeldkwaliteit.

De huidige CE-MRA-technieken met conventionele Gd-contrastmiddelen zijn beperkt door de noodzaak om relatief snel beelden te verwerven tijdens de eerste passage van contrastmateriaal door de vaten van belang. Nieuwere, intravasculaire Gd-contrastmiddelen kunnen helpen deze beperkingen te overwinnen. Gadofosveset trinatrium, een eiwitbindend intravasculair contrastmiddel dat onlangs door de FDA is goedgekeurd voor gebruik in CE-MRA van de aorto-iliacale segmenten, verschilt van andere op gadolinium gebaseerde contrastmiddelen doordat het een aanzienlijk langere intravasculaire levensduur en een hogere relaxiviteit heeft. Gadofosveset vereist kleinere totale hoeveelheden contrast (figuur 3) en verlengt de beeldvormingsvensters tot 60 minuten of meer. Beelden kunnen dan worden verkregen tijdens de steady-state fase na de toediening van IV-contrast, waardoor langere scantijden mogelijk worden voor het verkrijgen van CE-MRA-beelden met zeer hoge ruimtelijke resolutie. In een studie van Klessen et al. werd aangetoond dat 10 ml gadofosveset trinatrium kwalitatief betere beelden met een hoger arterieel contrast opleverde in vergelijking met 30 ml gadopentetaat dimeglumine. Verdere optimalisatie van het injectieprotocol wordt gespeculeerd om de in deze studie gevonden resultaten verder te verbeteren.

Parallelle beeldvorming bij 3.0T

Parallelle beeldvorming verbetert verder de voordelen van 3.0T door undersampling het gebied van belang als een afweging voor verhoogde beeld acquisitie snelheid. Parallelle beeldvorming is toegepast op CE-MRA om scantijd te verminderen en ruimtelijke resolutie te verbeteren door het verbeteren van anatomische dekking en het verwijderen van aliasing artefact met het gebruik van meerdere kanaal spoelen (figuur 4) . De afzonderlijke spoelen, die verschillende ruimtelijke gevoeligheden hebben, worden gebruikt om gelijktijdig MR-signalen te ontvangen na een enkele radiofrequente (RF) puls. Hierdoor kunnen sneller beelden worden verkregen met minder bewegingsartefacten, minder RF-excitatiepulsen en een geringere energielast voor de patiënt, maar er treedt wel enige aliasing op door ontbrekende k-ruimtegegevens als gevolg van undersampling. In een studie van Fenchel et al. is aangetoond dat hoogwaardige CE-MRA met geïntegreerde parallelle acquisitietechniek (iPAT2) en enkele contrastinjectie een adequate beeldkwaliteit oplevert van de gehele arteriële vasculatuur met aanvaardbare SNR- en CNR-waarden voor toepassingen op het gehele lichaam, in minder dan 60 seconden. Parallelle beeldvorming kan ook de anatomische dekking verhogen. Lum, et al. toonden onlangs het gebruik aan van een tweedimensionale autokalibrerende parallelle beeldvormingstechniek (2D-ARC) om de dekking voor abdominale CE-MRA te verhogen. Subjectieve beeldkwaliteit en vessel conspicuity werden gegradeerd voor gezonde vrijwilligers en patiënten met verdenking op renovasculaire ziekte voor MRA met en zonder 2D-ARC. De resultaten toonden gelijkwaardige beeldkwaliteit in beide methoden, met het voordeel van een 3,5-voudige toename van het beeldvormingsvolume en volledige abdominale dekking binnen dezelfde acquisitietijd voor 2D-ARC MRA. Dezelfde techniek kan ook worden gebruikt om MRA van de gehele borstkas met hoge resolutie uit te voeren in een kortere tijd, wat belangrijk is bij de evaluatie van patiënten die verdacht worden van longembolie of die kortademig zijn (figuren 5 en 6).

Limitaties en veiligheidsrisico’s voor CE-MRA bij 3.0T

Het sterkere magnetische veld bij 3.0T leidt tot aanzienlijke uitdagingen en beperkingen die nog volledig moeten worden overwonnen. Constructieve en destructieve interferentie als gevolg van RF-veld inhomogeniteit en verhoogde Specific Absorption Rate (SAR) zijn grote zorgen bij beeldvorming bij 3.0T.

RF-veld inhomogeniteit kan resulteren in gebieden van interferentie en verlies van volledige anatomische dekking binnen het beeldveld. Bij 3,0T is de resonantiefrequentie van protonen in water 128 MHz, het dubbele van de waarde in een 1,5T-systeem, hetgeen betekent dat de radiofrequente golflengte wordt gehalveerd van 52 cm tot 26 cm. Deze verkorte golflengte kan de afmetingen van het gezichtsveld voor abdominale en pelvische beeldvorming overspannen, hetgeen vaker voorkomt bij personen met een grote lichaamsbouw. Wanneer twee RF-golven elkaar in het beeldvormingsveld overlappen, kan constructieve of destructieve interferentie resulteren in gebieden die respectievelijk lichter of donkerder worden. Een soortgelijk artefact kan optreden bij personen met een grote hoeveelheid vocht in hun buik (bv. ascites of zwangerschap). Elektrische stroom circuleert in de vloeistof onder het sterke magnetische veld en interfereert met de RF-veldpulsen, wat resulteert in interferentie. Vooruitgang op het gebied van spoelontwerp, zoals multicoil transmissielichaamspoelen, kan wervelstromen onderdrukken en de homogeniteit van het RF-veld bij hogere veldsterkten verbeteren. Naast een verbeterd spoelontwerp is aangetoond dat nieuwe pulssequenties, zoals driedimensionale RF-pulsen op maat, de homogeniteit van de radiofrequente excitatie verbeteren.

RF-pulsen dragen energie over op protonen binnen de patiënt en genereren uiteindelijk warmte als bijproduct van het vrijkomen van energie. De in de patiënt geproduceerde warmte kan schadelijke fysiologische effecten hebben en wordt in de beeldvormingsomgeving zorgvuldig gecontroleerd, waarbij de huidige grenzen voor de totale verwarming van het lichaam door de FDA zijn vastgesteld op 4 W/kg voor het gehele lichaam gedurende een periode van 15 minuten. SAR geeft een schatting van de energie die door de RF-puls in het weefsel wordt gestort en neemt toe met het kwadraat van de resonantiefrequentie. Bij 3.0T is de resonantiefrequentie tweemaal zo hoog als bij een 1.5T-systeem, zodat het SAR verviervoudigd is. Gewijzigde pulssequenties, opnametechnieken en hardwareontwerpen worden ontwikkeld om te helpen bij de beheersing van het verhoogde SAR bij hogere velden. Het gebruik van parallelle beeldvorming biedt ook een belangrijke oplossing voor dit probleem, aangezien de meervoudige detectorspoelen die worden gebruikt om tegelijkertijd een groter anatomisch gebied te coderen, dienen om zowel de opnametijd te verkorten als het aantal RF-pulsen te verminderen dat nodig is om een beeld te verkrijgen.

Non Contrast-Enhanced Magnetic Resonance Angiography (NCE-MRA)

Het wijdverbreide gebruik van NCE-MRA is beperkt door de lange opnametijden en bewegingsartefacten die CE-MRA begunstigen. Verschillende factoren hebben echter bijgedragen tot een hernieuwde belangstelling voor NCE-MRA-methoden, waaronder verbeteringen in MR-hardware en -software en bezorgdheid over de veiligheid van contrast op basis van gadolinium bij hoogrisicopatiëntengroepen. Dit laatste is bijzonder zorgwekkend, aangezien patiënten met matige tot ernstige nierinsufficiëntie en vasculaire of stofwisselingsstoornissen het risico lopen de slopende en mogelijk levensbedreigende ziekte nefrogene systemische fibrose (NSF) te ontwikkelen. In een recente meta-analyse door Agarwal et al. werd vastgesteld dat de kans op het ontwikkelen van NSF 27 keer groter was bij patiënten met chronische nieraandoeningen (N = 79/1393, 5,7%) die werden blootgesteld aan gadolinium, dan bij controlepersonen met chronische nieraandoeningen (N = 3/2953, 0,1%) die geen gadolinium toegediend kregen. Dit vormt een belangrijke uitdaging voor de beeldvorming aangezien het metabool syndroom, diabetes en nierziekten elk jaar een groter percentage van de bevolking blijven teisteren. Er kunnen zich ook situaties voordoen waarin de voorkeur wordt gegeven aan NCE-MRA wegens moeilijke intraveneuze toegang of contra-indicatie voor intraveneus contrastmiddel. Voor CE-MRA met hoge resolutie is gewoonlijk een IV-katheter met een grote diameter nodig, die moeilijk te plaatsen kan zijn bij zwaarlijvige patiënten of patiënten met slechte aders, en IV-contrastmiddelen worden gewoonlijk niet toegediend tijdens de zwangerschap wegens de teratogene effecten die zijn waargenomen in dierstudies.

NCE-MRA is beschikbaar sinds het begin van de MR-beeldvorming en wordt routinematig gebruikt voor intracraniële beeldvorming. Het is ook gevalideerd voor gebruik bij coronaire, thoracale, renale en perifere vasculaire aandoeningen. In een recent overzicht vonden Provenzale et al. een vergelijkbare diagnostische kwaliteit van MRI in combinatie met MRA in vergelijking met CTA voor carotis- en vertebrale dissectie zonder duidelijke superioriteit van een van beide methoden. TOF MRA is ook vergeleken met computertomografie-angiografie (CTA) en digitale subtractie-angiografie (DSA) bij het volgen van behandelde cerebrale aneurysma’s, en heeft een hoge gevoeligheid in het detecteren van resterende stroming binnen het aneurysma.

Coronaire MRA is voornamelijk gevalideerd op 1,5T , maar het klinisch gebruik ervan is beperkt door beperkingen in het visualiseren van distale segmenten en kleine takziekte . en de wijdverspreide introductie van coronaire CTA. Echter, coronaire MRA heeft nog steeds een rol in de evaluatie van afwijkende kransslagader oorsprong (figuur 7), met name bij pediatrische patiënten. Bovendien kan coronaire MRA een rol spelen bij de evaluatie van patiënten met aanzienlijke vernauwingen in kransslagadersegmenten met matige tot ernstige verkalking, vanwege de verhoogde artefacten en de moeilijkheid om de vernauwingen met CTA te visualiseren bij patiënten met hoge calciumscores. Bovendien, bij 3.0T de verbeterde SNR kan de zichtbaarheid van distale kransslagader segmenten te verhogen en een kortere beeldvorming tijd kan de beeldscherpte te verbeteren . Vanwege de verhoogde artefacten met SSFP-sequenties bij 3,0T, zijn contrastverrijkte coronaire MRA-methoden opnieuw bekeken met veelbelovende eerste resultaten.

Time-of-Flight MRA

Time-of-flight (TOF) is de meest gebruikte NCE MRA-techniek, vooral voor perifere en intracraniële toepassingen. TOF berust op de onderdrukking van het achtergrondsignaal door snelle slice-selectieve radiofrequente excitatiepulsen die het signaal van stilstaand weefsel verzadigen, wat resulteert in onderdrukt achtergrondsignaal . Omdat het veneuze signaal mogelijk de visualisatie van de aangrenzende slagaders kan vertroebelen, wordt de veneuze stroom gewoonlijk selectief onderdrukt door een verzadigingsband toe te passen op de veneuze zijde van de beeldvormingsplak om het signaal te onderdrukken wanneer het de plak binnengaat die wordt afgebeeld. Ditzelfde principe kan worden toegepast op het diafragma tijdens de ademhaling en het hart tijdens de hartcyclus. In weefselvlakken met een hoge stroomsnelheid zal het binnenkomende bloed vrij zijn van de excitatiepuls die de achtergrondweefsels verzadigt, wat resulteert in een sterke signaalintensiteit. Trage bloedstroom of stasis, retrograde vulling, kronkelige vaten, of vaten in hetzelfde vlak als de beeldplak resulteren in verzadiging van de bloedstroom in het beeldvolume en slechte vaatvisualisatie.

TOF acquisities kunnen worden uitgevoerd met 2D of 3D sampling, waarbij 3D TOF het meest wordt gebruikt voor intracraniële vasculatuur als gevolg van de kronkelige aard van de arteriële boom, de neiging tot stroming binnen het beeldvlak, en de noodzaak van hoge ruimtelijke resolutie. 2D TOF angiografie wordt vaker klinisch gebruikt bij de evaluatie van de halsslagaders (figuur 8) en perifere vasculatuur (figuur 9), die loodrecht op het beeldvormingsvlak georiënteerd is. Terwijl de verzadiging van protonen in de in-vlak vaten is de grootste beperking van TOF, kan worden overwonnen door het gebruik van progressief toenemende flip hoeken door de plaat om te compenseren voor de verzadiging van bloed stroomt in de plaat , meerdere overlappende dunne plaat acquisitie (MOTSA), die het beeldvolume verwerft als meerdere dunne 3D-platen en heeft minder signaalverzadiging dan in een single-volume 3D-acquisitie .

ECG-gating is met succes toegepast op CE-MRA-technieken in de thoracale aorta, waar hartbeweging kan resulteren in vervaging van de vaatwand in het opstijgende deel van de aorta. Voor beeldvorming van de perifere slagaders, waar de bloedstroom afhankelijk is van de fase van de hartcyclus, kan systolische gating worden gebruikt om de beeldacquisitie te timen tijdens de piekbloedstroom. Lanzman et al. beschrijven onlangs het gebruik van een veelbelovende nieuwe ECG-gestuurde 3D NCE-MRA-techniek bij patiënten met perifere vaatziekten, waarbij een adequate beeldkwaliteit en onthulling van significante arteriële stenosen in de onderste extremiteiten worden getoond zonder de noodzaak van exogene contrastmiddelen.

Steady-State Free Precession MRA

Gebalanceerde steady-state free precession (SSFP) technieken zijn populair voor NCE MRA omdat het beeldcontrast wordt bepaald door T2/T1 verhoudingen, wat leidt tot inherent heldere bloedbeelden met weinig afhankelijkheid van de bloedtoevoer. Zowel slagaders en aders hebben helder signaal met SSFP MRA, waardoor deze techniek zeer geschikt voor thoracale MRA toepassingen (figuur 10) waar de vaten zijn groter en waar de evaluatie van zowel arteriële en veneuze structuren is belangrijk (dat wil zeggen in aangeboren hartaandoeningen). In klinische scenario’s waar het veneuze signaal de interpretatie van de MRA kan verstoren (bijv. MRA van de nieren), kunnen veneuze instroomonderdrukkingstechnieken worden toegepast op SSFP MRA-technieken om zuiver arteriële MRA-beelden te verkrijgen.

In een retrospectieve analyse door François et al. van 23 patiënten die zowel CE-MRA als 3D SSFP van de thoracale aorta ondergingen, was de meting van de aortadiameter tussen de twee methoden in wezen gelijk, met een duidelijk betere visualisatie van de aortawortel met behulp van 3D SSFP. In een afzonderlijke studie werd CE-MRA vergeleken met 3D SSFP voor de evaluatie van pulmonale aders (PV) voorafgaand aan radiofrequente ablatiechirurgie, en de 3D SSFP-beelden toonden nauwkeurige metingen van de PV-diameter met een superieure SNR en CNR . Een studie door Krishnam et al. toonde aan dat vrijademende ECG-geactiveerde SSFP MRA van de thoracale aorta een gelijke diagnostische sensitiviteit en specificiteit had in vergelijking met CE-MRA bij 50 patiënten met verdenking op thoracale aorta aandoeningen. Onafhankelijke kwalitatieve en kwantitatieve beeldanalyse toonde aan dat beide technieken uitstekende zichtbaarheidsgraden van alle aortasegmenten gaven. SSFP MRA toonde een betere zichtbaarheid van de aortawortel en had hogere SNR- en CNR-waarden voor alle segmenten, terwijl de patiënt vrij kon ademen tijdens de beeldvorming.

3D SSFP MRA is ook toegepast voor de evaluatie van de nierslagaders. Maki, et al. vergeleken 3D SSFP MRA met CE-MRA op 1,5T bij 40 patiënten en toonden aan dat 3D SSFP MRA een sensitiviteit van 100% en een specificiteit van 84% had. Evenzo evalueerden Wyttenbach et al. 53 patiënten die verdacht werden van stenose van de nierslagader met 3D SSFP en CE-MRA bij 1,5T, waarbij 3D SSFP MRA een sensitiviteit en specificiteit had van respectievelijk 100% en 84%. Een studie van Lanzman et al. vergeleek de beeldkwaliteit en zichtbaarheid van de nierslagaders op 1,5T en 3,0T en toonde een significante winst aan in SNR en CNR bij 3,0T van respectievelijk 13-16% en 16-23%, met de grootste verbetering van de gemiddelde beeldkwaliteit bij de segmentale slagadervertakkingen. De winst, hoewel aanzienlijk, is minder dan verwacht door de theoretisch verdubbeling van SNR verwacht bij 3.0T als gevolg van SSFP vertrouwen op contrast van T2/T1 ratio.

Arterial spin labeling (ASL) is een techniek die kan worden gecombineerd met SSFP om de beeldkwaliteit te verbeteren door verbeterde achtergrondweefselonderdrukking. Protonen stroomopwaarts van het beeldvormingsveld worden “gelabeld” met een inversie-puls om contrast te geven. Achtergrondweefsel kan worden onderdrukt door het aftrekken van de niet-gemerkte beeld van de gemerkte bloed beeld in twee acquisities of door het toepassen van een ruimtelijk niet-selectieve tag puls van de gehele beeldvormende veld in aanvulling op de tag puls toegepast op de slagaders van belang in een enkele acquisitie. ASL met SSFP biedt helder bloed, veneuze-vrije beelden met een hoge SNR in het bijzonder geschikt voor carotis-en nierslagader beeldvorming (figuur 11) als gevolg van verminderde gevoeligheid voor stromingsartefacten. De complexe vasculatuur van de aorta ten opzichte van de nierslagaders is goed gevisualiseerd in deze techniek, en de eerste klinische ervaring heeft vergelijkbare resultaten laten zien als CE-MRA in zowel gezonde vrijwilligers als patiënten met nierslagaderstenose (figuur 12) . Met behulp van dit type sequentie bij 67 patiënten die verdacht werden van stenose van de nierslagaders, stelden Glockner et al. vast dat SSFP in de meeste gevallen diagnostische beelden opleverde, maar met een hogere incidentie van vals-positieve en negatieve resultaten in vergelijking met CE-MRA.

ASL wordt beperkt door te vertrouwen op arteriële snelheid om bloed in het beeldvormingsvlak te vervangen door gemerkt bloed. In perifere slagaders met een tragere stroming kan de instroom van gemerkt bloed de T1 van de omringende weefsels benaderen, waardoor het markeringseffect wordt geëlimineerd. Dit kan gedeeltelijk worden ondervangen door de meervoudige, dunner-slab acquisities, maar ten koste van langere beeldvormingstijden.

Phase-Contrast MRA

Phase-Contrast (PC) MRA genereert een beeld door toepassing van een bipolaire snelheid-coderende gradiënt tijdens de pulssequentie tweemaal in tegengestelde richtingen, wat resulteert in een netto faseverandering van nul in stationaire weefsels, terwijl het toepassen van een faseverandering in bewegend bloed, het produceren van een signaal. De signaalsterkte is evenredig met de snelheid van het bewegende bloed en de sterkte van de bipolaire stromingscoderingsgradiënt, die wordt bepaald door de waarde voor de Velocity Encoding (Venc) in te stellen. De Venc beschrijft de maximale snelheid die nauwkeurig kan worden gecodeerd zonder aliasing, vergelijkbaar met Doppler-snelheidsmeting. Aldus levert fasecontrast-MRA anatomische beelden van vaten, naast hemodynamische gegevens, over de stroming, in tegenstelling tot TOF- en CE-MRA-technieken. Het intravasculaire signaalverlies op 3D PC MRA op en distaal van een hemodynamisch significante stenose (figuur 13) is te wijten aan intravoxel fase dispersie gerelateerd aan turbulente stroming, en kan worden gebruikt om de hemodynamische betekenis van stenoses te schatten. PC MRA kan worden gebruikt om de richting en de snelheid van de stroming te bepalen en heeft een betere achtergrondonderdrukking dan TOF. Het gebruik ervan wordt beperkt door langere beeldacquisitietijden en een hogere gevoeligheid voor veranderingen in snelheid en omvang van de bloedstroom tijdens de hartcyclus. Bij 3,0T is de nauwkeurigheid van de stroommetingen weliswaar niet groter dan bij 1,5T, maar wordt wel een groter signaal en minder ruis gemeten bij een gegeven VENC. Hierdoor kan de VENC worden verhoogd, waardoor aliasingartefacten in gebieden met een hogere doorstroming worden verminderd zonder dat de totale beeldruis tot onaanvaardbare niveaus toeneemt.

Traditioneel werd PC MRA uitgevoerd met snelheidscodering in drie richtingen zonder enige temporele informatie om een “complex-verschil” MR-angiogram te verkrijgen. Bij deze aanpak werd elke acquisitie driemaal herhaald met een verschillende snelheidscompensatierichting en eenmaal zonder stromingscompensatie. Omdat voor 3D PC MRA vier acquisities nodig zijn, zijn de scantijden lang en is het beeldvormingsvolume beperkt. Parallelle beeldvormingstechnieken en 3D radiale undersampling , of Vastly undersampled Isotropic Projection Reconstruction (VIPR), zijn gebruikt om de scantijd te verkorten zonder afbreuk te doen aan dekking of resolutie. Bovendien hebben deze versnellingstechnieken voor beeldverwerving de verwerving van temporele informatie mogelijk gemaakt naast de standaard 3D PC MRA-verwerving, wat heeft geleid tot vier-dimensionale (4D = driedimensionale ruimtelijke codering, drie-directionele snelheidscodering en tijd) PC MRA voor een verscheidenheid van vasculaire toepassingen. Hoewel deze nieuwere 4D PC MRA-sequenties kunnen worden gebruikt voor NCE MRA, ligt de toekomstige richting van deze technieken in de extra hemodynamische informatie die wordt verstrekt. In tegenstelling tot de conventionele tweedimensionale (2D) PC MRA, waarbij het te onderzoeken bloedvat vóór het scannen bekend moet zijn en het beeldvlak tijdens het onderzoek op de scanner moet worden voorgeschreven, maken 4D PC MRA-technieken het mogelijk de stroomsnelheden van elk bloedvat binnen het beeldvormingsvolume post priori te evalueren met behulp van dezelfde acquisitie. Bovendien kan de 4D PC MRA technieken worden gebruikt om kwalitatief evalueren van de complexe stromingspatronen binnen het cardiovasculaire systeem (figuur 14) en berekenen verschillende hemodynamische parameters niet-invasief, met inbegrip van drukgradiënten , wall shear stress, en oscillerende stress index. De implementatie van deze technieken in de klinische routine wordt momenteel beperkt door ons vermogen om de grote hoeveelheid gegevens die door deze sequenties worden gegenereerd, te verwerken en te interpreteren.