Apparent Diffusion Coefficient, Fractional Anisotropy and T2 Relaxation Time Measurement

Abstract

Background:

Quantification of apparent diffusion coefficient (ADC), fractional anisotropy (FA), and T2 relaxation time are increasingly important for neuroradiologic applications. A transfer of the values established for 1.5-T to 3-T MRI must be supported by a dedicated comparison with special emphasis on possible differences in the spatial distribution.

Material and Methods:

In the present study, brain scans were carried out in 16 healthy volunteers at both 1.5-T and 3-T systems of the same design and gradient system. The protocol consisted of a fast spin echo (TSE) sequence, two singleshot spin echo echoplanar imaging (EPI) sequences for diffusion-weighted imaging and diffusion tensor imaging. Data from the two field strengths were compared for ADC, FA, and T2 relaxation times. The signal-to-noise ratio (SNR) was also compared for all sequences and echo times.

Results:

While there were no differences in ADC and FA, the T2 relaxation time was reduced by 15% at 3 T. A higher SNR at 3 T was found for both TSE and EPI sequences as expected (p < 0.05).

Conclusion:

Special benefits of the T2 measurement at higher field strengths are possible on certain clinical conditions due to reduced T2 relaxation time. Furthermore the results of the ADC and FA obtained from patients at different field strengths could be directly compared with each other – useful in the clinical follow-up.

Zusammenfassung

Hintergrund:

Die Quantifizierung des scheinbaren Diffusionskoeffizienten (“apparent diffusion coefficient” [ADC]), der fraktionellen Anisotropie (FA) und der T2-Relaxationszeit spielt eine zunehmend wichtige Rolle bei neuroradiologischen Anwendungen. Eine Übertragung der mit einem 1,5-T-MR-Gerät gesammelten Erfahrungen auf ein 3-T-MR-System setzt einen fundierten Vergleich voraus, insbesondere wegen des Unterschieds in den räumlichen Verteilungen.

Material und Methodik:

In der präsentierten Arbeit wurde anhand von Untersuchungen an 16 gesunden Probanden am 1,5-T- und 3-T-MR-System eine Vergleichsstudie durchgeführt. Das Untersuchungsprotokoll beinhaltete eine Fast-Spinechosequenz, zwei Single-Shot-Echoplanarsequenzen für die diffusionsgewichtete Bildgebung und das Diffusions-Tensor-Imaging. Die Werte für ADC, FA und T2-Relaxationszeit aus beiden Feldstärken wurden detailliert verglichen. Zusätzlich wurde das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) verglichen.

Ergebnisse:

Während sich bei ADC und FA kein Unterschied fand, war bei der höheren Feldstärke von 3 T eine 15%ige Reduktion der T2-Relaxationszeit feststellbar. Erwartungsgemäß wurde ein höheres SNR bei einer Feldstärke von 3 T gefunden (p < 0,05).

Schlussfolgerung:

T2-Bestimmungen bei höheren Feldstärken können unter bestimmten klinischen Bedingungen wegen der reduzierten T2-Relaxationszeit von besonderem Nutzen sein. Weiterhin können die Ergebnisse von ADC- und FA-Bestimmungen, die von Patienten bei verschiedenen Feldstärken erhalten wurden, direkt mit einander verglichen werden – ein nützlicher Aspekt bei der klinischen Verlaufskontrolle.