In-phase and out-of-phase single-shot magnetization-prepared gradient recalled echo: Description and optimization of technique at 1.5T

Abstract

Purpose

To implement in-phase and out-of-phase (IP/OP) techniques with Magnetization-prepared gradient recalled echo (MP-GRE) and to evaluate the feasibility and diagnostic image quality among pre and post-optimized MP-GRE sequences, including patients unable to cooperate with breath-hold requirements.

Materials and methods

Institutional review board approval with waiver of informed consent was obtained for this HIPAA-compliant retrospective study. Two groups of patients were included in the study, before and after optimization of MP-GRE parameters, with seventy-three (24 noncooperative/49 cooperative) and sixty-four (22 noncooperative/42 cooperative) consecutive patients, respectively. The motion-insensitive sequence used in this study was a single-shot 2D MP-GRE. Two radiologists qualitatively evaluated the sequences to identify the presence of phase cancelation artifact in OP images and to determine image quality, extent of artifacts (respiratory ghosting, bounce-point artifact, spatial misregistration and pixel graininess) and lesion conspicuity on the various sequences. The ability to visually detect liver steatosis and fatty adrenal adenomas was evaluated. Qualitative analyses were compared using the Wilcoxon and Mann–Whitney tests.

Results

There were statistically significant differences between all MP-GRE sequences concerning phase cancelation artifact (p < .0001) which was present in MP-GRE OP sequences and negligible to absent in the pre (IP₁) and post-optimized (IP₂) MP-GRE IP sequences, respectively, in all patients.

Bounce point artifacts were significantly more pronounced in MP-GRE IP₁ (p < .0001). Spatial misregistration was slightly more prominent in noncooperative patients with MP-GRE IP₂ (p = .0027). MP-GRE OP and MP-GRE IP₂ showed significantly higher overall image quality (p < .0001).

MP-GRE sequences subjectively identified hepatic steatosis (n = 20) and adrenal adenomas (n = 5) based on signal loss from IP to OP sequence.

Conclusion

Single shot IP/OP MP-GRE is feasible and allows motion resistant imaging with adequate diagnostic image quality. This technique is able to provide IP and OP information in patients unable to suspend respiration.

Resumen

Objetivo

Implementar técnicas en fase y en fase opuesta (EF/FO) con eco de gradiente con preparación de la magnetización (Magnetization-Prepared Gradient Recalled Echo [MP-GRE]) y evaluar la viabilidad y la calidad de imagen diagnóstica entre las secuencias MP-GRE antes y después de la optimización, incluyendo aquellos pacientes que no pueden colaborar manteniendo la apnea.

Material y métodos

Para la realización del presente estudio retrospectivo, llevado a cabo de conformidad con la ley HIPPA de protección de datos médicos de EE.UU., se obtuvo la aprobación del Comité de Ética Institucional con exención de obtención del consentimiento informado. Se incluyeron 2 grupos de pacientes en el estudio, antes y después de la optimización de los parámetros MP-GRE, con 73 (24 no colaboradores/49 colaboradores) y 64 (22 no colaboradores/42 colaboradores) pacientes consecutivos, respectivamente. La secuencia no sensible al movimiento usada en este estudio fue 2D MP-GRE con técnica de disparo único. Dos radiólogos evaluaron cualitativamente las secuencias para identificar la presencia de artefactos de cancelación de fase en las imágenes en FO y para determinar la calidad de imagen, la extensión de los artefactos (artefacto de fantasma, artefacto de cancelación de señal, error de registro espacial y granulado de los píxeles) y la visibilidad de las lesiones en las diferentes secuencias. También se evaluó la capacidad para detectar visualmente esteatosis hepática y adenomas suprarrenales de contenido graso. Los análisis cualitativos se compararon mediante las pruebas de Wilcoxon y Mann–Whitney.

Resultados

Hubo diferencias estadísticamente significativas entre todas las secuencias MP-GRE en lo relativo al artefacto de cancelación de fase (p < 0,0001), presente en las secuencias MP-GRE FO y despreciable o ausente en las secuencias MP-GRE EF, tanto antes (EF₁) como después (EF₂) de la optimización, en todos los pacientes.

Los artefactos de cancelación de señal fueron significativamente más marcados en las secuencias in MP-GRE EF₁ (p < 0,0001). El error de registro espacial fue ligeramente más marcado en las secuencias MP-GRE EF₂ (p = 0,0027) en los pacientes no colaboradores. Las secuencias MP-GRE en FO y las secuencias MP-GRE EF₂ mostraron una calidad de imagen significativamente mayor (p < 0,0001).

En las secuencias MP-GRE se identificaron subjetivamente la esteatosis hepática (n = 20) y los adenomas suprarrenales (n = 5) basándose en la pérdida de señal desde la secuencia EF a la secuencia en FO.

Conclusión

La técnica de disparo único MP-GRE EF/FO es una técnica viable que permite la obtención de imágenes resistentes al movimiento, ofreciendo una calidad de imagen diagnóstica adecuada. Esta técnica puede proporcionar información EF y en FO de pacientes que no son capaces de mantener la apnea.