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* Ces auteurs ont contribué à parts égales
Ici, nous présentons un protocole pour acquérir des images par résonance magnétique (RM) du cerveau des patients atteints de sclérose en plaques (SEP) à 7,0 Tesla. Le protocole comprend la préparation de l’installation, y compris les bobines de radiofréquence, les procédures d’entrevue normalisées avec les patients atteints de SEP, le positionnement du sujet dans le scanner IRM et l’acquisition de données MR.
L’objectif global de cet article est de démontrer un protocole de résonance magnétique (RM) à ultra-haut champ (UHF) de pointe du cerveau à 7,0 Tesla chez les patients atteints de sclérose en plaques (SEP). La SEP est une maladie inflammatoire chronique, démyélinisante et neurodégénérative caractérisée par des lésions de la matière blanche et grise. La détection des lésions hyperintesT2disséminées spatialement et temporellement par l’utilisation de l’IRM à 1,5 T et 3 T représente un outil de diagnostic crucial dans la pratique clinique pour établir un diagnostic précis de la SEP basé sur la version actuelle des critères McDonald 2017. Cependant, la différenciation des lésions de SEP des lésions de la substance blanche cérébrale d’autres origines peut parfois être difficile en raison de leur morphologie ressemblant à des intensités de champ magnétique plus faibles (généralement 3 T). L’IRM à très haut champ (UHF-MR) bénéficie d’un rapport signal/bruit accru et d’une résolution spatiale améliorée, deux éléments clés d’une imagerie supérieure pour des diagnostics plus précis et définitifs des lésions subtiles. Par conséquent, l’IRM à 7,0 T a montré des résultats encourageants pour surmonter les défis du diagnostic différentiel de la SEP en fournissant des marqueurs de neuroimagerie spécifiques à la SEP (par exemple, le signe veineux central, les structures du bord hypointense et la différenciation des lésions de la matière grise de la SEP). Ces marqueurs et d’autres peuvent être identifiés par d’autres contrastes MR autres que T1 et T2 (T2*,phase, diffusion) et améliorer considérablement la différenciation des lésions de SEP de celles survenant dans d’autres affections neuro-inflammatoires telles que la neuromyélite optique et le syndrome de Susac. Dans cet article, nous décrivons notre approche technique actuelle pour étudier les lésions cérébrales de la matière blanche et grise chez les patients atteints de SEP à 7,0 T en utilisant différentes méthodes d’acquisition par résonance automatique. Le protocole à jour comprend la préparation de la configuration MR, y compris les bobines de radiofréquence personnalisées pour UHF-MR, le dépistage standardisé, la sécurité et les procédures d’entrevue avec les patients atteints de SEP, le positionnement du patient dans le scanner MR et l’acquisition de scanners cérébraux dédiés adaptés à l’examen de la SEP.
La sclérose en plaques (SEP) est la maladie inflammatoire chronique et démyélinisante la plus courante du système nerveux central (SNC) qui provoque une invalidité neurologique prononcée chez les jeunes adultes et entraîne une invalidité à long terme1,2. La caractéristique pathologique de la SEP est l’accumulation de lésions démyélinisantes qui se produisent dans la substance grise et blanche du cerveau et aussi la neurodégénérescence diffuse dans l’ensemble du cerveau, même dans la substance blanche d’apparence normale (NAWM)3,4. La pathologie de la SEP suggère que l’inflammation entraîne des lésions tissulaires à tous les stades de la maladie, même pendant les stades progressifs de la maladie5. Les premières manifestations cliniques de la SEP sont généralement accompagnées d’épisodes réversibles de déficits neurologiques et appelées syndrome cliniquement isolé (SIC), lorsqu’elles ne suggèrent que la SEP6,7. En l’absence d’un SIC clair, il convient de faire preuve de prudence lors du diagnostic de SEP: le diagnostic doit être confirmé par un suivi et l’initiation de traitements modificateurs de la maladie à long terme doit être reportée, dans l’attente de preuves supplémentaires8.
L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil indispensable pour diagnostiquer la SEP et surveiller la progression de la maladie9,10,11. L’IRM à des intensités de champ magnétique de 1,5 T et 3 T représente actuellement un outil de diagnostic crucial dans la pratique clinique pour détecter les lésions hyperintes pondérées en fonction du temps de relaxation spin-spin (T2)et établir un diagnostic précis de la SEP basé sur la version actuelle des critères McDonald 20178. Les critères diagnostiques de la SEP soulignent la nécessité de démontrer la dissémination des lésions dans l’espace et le temps, et d’exclure d’autres diagnostics8,12. L’IRM améliorée par contraste est la seule méthode permettant d’évaluer la maladie aiguë et l’inflammation aiguë8,mais les préoccupations croissantes concernant les dépôts cérébraux potentiels de gadolinium à long terme pourraient potentiellement restreindre l’application du contraste en tant qu’outil de diagnostic important13,14,17. De plus, la différenciation des lésions de SEP des lésions de la substance blanche cérébrale d’autres origines peut parfois être difficile en raison de leur morphologie ressemblant à des intensités de champ magnétique plus faibles.
Bien que l’IRM soit certainement le meilleur outil de diagnostic pour les patients atteints de SEP, les examens et les protocoles d’IRM doivent suivre les directives du groupe Imagerie par résonance magnétique dans la SEP (MAGNIMS) en Europe18,19 ou du Consortium of Multiple Sclerosis Centers (CMSC) en Amérique du Nord20 pour le diagnostic, le pronostic et le suivi des patients atteints de SEP. Des études de contrôle de la qualité standardisées conformément aux dernières directives dans différents hôpitaux et pays sont également cruciales21.
Les protocoles d’IRM adaptés au diagnostic de la SEP et à la surveillance de la progression de la maladie comprennent de multiples contrastes IRM, y compris le contraste régi par le temps de relaxation longitudinalE T1,le temps de relaxation spin-spin T2, le temps de relaxation spin-spin efficace T2* et l’imagerie pondérée par diffusion (DWI)22. Les initiatives d’harmonisation ont fourni des rapports consensuels pour que l’IRM dans la SEP évolue vers des protocoles normalisés qui facilitent l’application clinique et la comparaison des données entre les sites23,24,25. L’imagerie pondérée enT2est bien établie et fréquemment utilisée dans la pratique clinique pour l’identification des lésions de la substance blanche (WM), caractérisées par une apparence hyperinspécente26,27. Bien qu’étant un critère diagnostique important pour MS28,la charge lésionuse WM n’est que faiblement corrélée avec l’incapacité clinique, en raison de son manque de spécificité pour la gravité de la lésion et la physiopathologie sous-jacente26,27,29. Cette observation a déclenché des explorations dans la cartographie paramétrique du temps de relaxation transversale T2 30. L’imagerie pondérée T2* est devenue de plus en plus importante dans l’imagerie de la SEP. Le signe veineux central dans l’IRM pondérée T2* est considéré comme un marqueur d’imagerie spécifique pour les lésions de SEP27,31,32,33. T2* est sensible aux dépôts de fer34,35, qui peuvent être liés à la durée, à l’activité et à la gravité de la maladie36,37,38. T2* a également été rapporté pour refléter les changements du tissu cérébral chez les patients présentant des déficits mineurs et une SEP précoce, et peut donc devenir un outil pour évaluer le développement de la SEP déjà à un stade précoce39,40.
Les améliorations apportées à la technologie de l’IRM promettent de mieux identifier les changements dans le SNC des patients atteints de SEP et de fournir aux cliniciens un meilleur guide pour améliorer la précision et la rapidité d’un diagnostic de SEP11. L’IRM à très haut champ (UHF, B0≥7,0 T) bénéficie d’une augmentation du rapport signal/bruit (SNR) qui peut être investie dans des résolutions spatiales ou temporelles améliorées, deux clés pour une imagerie supérieure pour des diagnostics plus précis et définitifs41,42. Les inhomogénéités de champ de transmission (B1+) qui sont un attribut défavorable de la radiofréquence 1H utilisée à des champs magnétiques ultra-élevés43 bénéficieraient d’une transmission multicanal utilisant des bobines RF à transmission parallèle (pTx) et des approches de conception d’impulsions RF qui améliorent l’homogénéité B1+ et facilitent ainsi une couverture uniforme du cerveau44.
Avec l’avènement de l’IRM 7,0 T, nous avons obtenu plus de connaissances sur les maladies démyélinisantes telles que la SEP en ce qui concerne la sensibilité accrue et la spécificité de la détection des lésions, l’identification des signes veineux centraux, l’amélioration leptoméningée et même en ce qui concerne les changements métaboliques45. Des études histopathologiques ont montré depuis longtemps que des lésions de SEP se forment autour des veines et des veinules46. La distribution périnés des lésions (signe veineux central) peut être identifiée avec L’IRM pondérée T2*46,47,48 à 3,0 T ou 1,5 T, mais peut être mieux identifiée avec l’IRM UHF à 7,0 T49,50,51,52. Outre le signe veineux central, l’IRM UHF à 7,0 T a amélioré ou découvert des marqueurs spécifiques à la SEP tels que les structures de jante hypointense et la différenciation des lésions de la matière grise MS53,54,55,56. Une meilleure délimitation de ces marqueurs avec UHF-IRM promet de surmonter certains des défis liés à la différenciation des lésions de SEP de celles survenant dans d’autres affections neuro-inflammatoires telles que le syndrome de Susac53 et la neuromyélite optique54, tout en identifiant des mécanismes pathogénétiques communs dans d’autres conditions ou variantes de la SEP telles que la sclérose concentrique de Baló57,58.
Reconnaissant les défis et les opportunités de l’IRM UHF pour la détection et la différenciation des lésions de SEP, cet article décrit notre approche technique actuelle pour étudier les lésions cérébrales de la matière blanche et grise chez les patients atteints de SEP à 7,0 T en utilisant différentes techniques d’imagerie. Le protocole à jour comprend la préparation de la configuration DE RM, y compris les bobines de radiofréquence (RF) adaptées à l’UHF-MR, les procédures normalisées de dépistage, de sécurité et d’entrevue avec les patients atteints de SEP, le positionnement du patient dans le scanner IRM et l’acquisition de scanners cérébraux dédiés à la SEP. L’article est destiné à guider les experts en imagerie, les chercheurs fondamentaux, les scientifiques cliniques, les chercheurs translationnels et les technologues avec tous les niveaux d’expérience et d’expertise allant des stagiaires aux utilisateurs avancés et aux experts en applications dans le domaine de l’IRM UHF chez les patients atteints de SEP, dans le but ultime de relier de manière synergique le développement technologique et l’application clinique dans tous les domaines disciplinaires.
Ce protocole est destiné aux études approuvées par le comité d’éthique de la Charité - Universitätsmedizin Berlin (numéro d’approbation: EA1/222/17, 2018/01/08) et la division de la protection des données et la gouvernance d’entreprise de la Charité - Universitätsmedizin Berlin. Le consentement éclairé a été obtenu de tous les sujets avant d’être inclus dans l’étude.
1. Sujets
REMARQUE: Le recrutement des patients atteints de SEP a généralement lieu de quelques jours à quelques semaines avant les examens IRM à 7,0 T.
2. Préparation de l’installation MR
REMARQUE: Ce qui suit est effectué avant que le sujet n’arrive au bâtiment UHF-MR.
3. Préparation du sujet
4. Acquisition de données
REMARQUE: Dans ce qui suit, certaines des références à des actions de l’interface utilisateur ou à des procédures d’analyse spécifiques peuvent n’être valides que pour un système MR spécifique (7.0T Magnetom, Siemens healthineers, Erlangen, Allemagne). Les commandes et les procédures varient selon les fournisseurs et les versions de logiciels. Le protocole suivant suit les directives du groupe Imagerie par résonance magnétique dans la SEP (MAGNIMS) en Europe18,19 et du Consortium of Multiple Sclerosis Centers (CMSC) en Amérique du Nord20 pour le diagnostic, le pronostic et la surveillance des patients atteints de SEP.
5. Conclusion de l’examen MR
6. Sauvegarde des données
REMARQUE: Chaque centre MR suit ses propres directives pour enregistrer et sauvegarder en toute sécurité les données MR. Les données MR numériques doivent être stockées sur un serveur protégé par mot de passe. La procédure ci-dessous est typique d’un système Siemens 7.0 T MR.
7. Arrêt du système
Une femme de 26 ans ayant reçu un diagnostic de SP rémittente récurrente (SEP-0) a été examinée à 7,0 T à l’aide des protocoles ci-dessus(figure 11). Certaines distorsions dans le profil B1+ peuvent être observées dans les images MR. Ceci est anticipé lors du passage à des fréquences de résonance plus élevées43; les longueurs d’onde plus courtes augmentent les interférences destructri...
Le protocole présenté ici décrit une série de séquences IRM avec différents contrastes qui sont généralement utilisées lors de l’examen des patients atteints de SEP à 7,0 T. Avec les développements technologiques émergents, ils fournissent la base pour des explorations dans des applications plus avancées en imagerie métabolique ou fonctionnelle.
Outre les lésions cérébrales, les lésions de la moelle épinière affectent fréquemment les patients atteints de SEP provoquant u...
Il n’y a pas d’intérêts financiers concurrents à déclarer.
Ce projet (T.N.) a reçu un financement en partie du Conseil européen de la recherche (CER) dans le cadre du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne dans le cadre de la convention de subvention n° 743077 (ThermalMR). Les auteurs souhaitent remercier les équipes du Berlin Ultrahigh Field Facility (B.U.F.F.), Max Delbrueck Center for Molecular Medicine de l’Association Helmholtz, Berlin, Allemagne; au Swedish National 7T Facility, Lund University Bioimaging Center, Lund University, Lund, Suède et à l’ECOTECH-COMPLEX, Maria Curie-Skłodowska University, Lublin, Pologne pour une assistance technique et autre.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
7T TX/RX 24 Ch Head Coil | Nova Medical, Inc., Wilmington, USA | NM008-24-7S-013 | 1-channel circular polarized (CP) transmit (Tx), 24-channel receive (Rx) RF head coil |
Magnetom 7T System | Siemens Healthineers, Erlangen, Germany | MRB1076 | 7.0 T whole body research scanner |
syngoMR B17 Software | Siemens Healthineers, Erlangen, Germany | B17A | image processing software for the Magnetom 7T system |
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