Name: magnetic resonance imaging of multiple sclerosis at 7.0 tesla
Uploaded: 2021-02-19T14:00:00
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このプロジェクト(T.N.)は、EUのHorizon 2020研究イノベーションプログラムの下で、欧州連合(EU)のホライゾン2020研究・イノベーションプログラムの下で、一部の743077(ThermalMR)から資金を受け取っています。著者らは、ドイツ・ベルリンのヘルムホルツ協会のマックス・デルブリュック分子医学センター、ベルリン超高野原館(B.U.F.F.)のチームに感謝したいと考えている。スウェーデン国立7T施設、ルンド大学バイオイメージングセンター、ルンド大学、ルンド、スウェーデン、ECOTECH-COMPLEX、マリア・キュリー・スクウォフスカ大学、ルブリン、ポーランド、技術およびその他の支援。

このプロトコルは、チャリテ大学の倫理委員会によって承認された研究のためのものです - ベルシテ大学メディジンベルリン(承認番号:EA1/222/17、2018/01/08)とチャリテ大学のデータ保護部門とコーポレートガバナンス - ベルリン大学。インフォームド・コンセントは、研究に含まれる前にすべての被験者から得られています。
1. 被験者
注:MS患者の募集は...

ここで提示されるプロトコルは、7.0 T.でMS患者を調べる際に一般的に使用される異なるコントラストを持つ一連のMRI配列を記述し、新興の技術開発と共に、代謝または機能的イメージングにおけるより高度なアプリケーションへの探査の基礎を提供する。
脳病変とは別に、脊髄の病変はしばしば運動、感覚および自律神経機能障害を引き起こすMS患者に影響を与える。し?...

多発性硬化症(MS)は、若年成人において顕著な神経障害を引き起こし、長期障害を引き起こす中枢神経系(CNS)の最も一般的な慢性炎症および脱髄性疾患である1,2。MSの病的特徴は、脳の灰色および白色物質に生じる脱髄病変の蓄積であり、また脳全体において神経変性を拡散させる、正常に現れる白質(NAWM)3、4においても。MS病理は、炎症が疾患5の進行段階の間でさえ、疾患のすべての段階で組織損傷を引き起こすことを示唆している。MSの最初の臨床症状は、一般的に神経学的欠損の可逆的なエピソードを伴い、臨床的に単離症候群(CIS)と呼ばれ、MS6、7を示唆するだけである。明確なCISがない場合、MS診断を行う際には注意が必要です:診断は、長期的な疾患修飾療法のフォローアップと開始によって確認されるべきであり、追加の証拠8を保留する。
磁気共鳴画像法(MRI)は、MSの診断と疾患進行のモニタリング9、10、11に欠かせないツールです。1.5 Tおよび3 Tの磁界強度におけるMRIは現在、スピンスピン緩和時間を重み付け(T2)過重症病変を検出し、2017マクドナルド基準8の現在のバージョンに基づいてMSの正確な診断を確立するための臨床現場で重要な診断ツールを表している。MSの診断基準は、空間と時間における病変の普及を実証し、代替診断8,12を除外する必要性を強調する。対照的に強化されたMRIは、急性疾患および急性炎症8を評価する唯一の方法であるが、潜在的な長期ガドリニウム脳沈着に関する懸念の増大は、重要な診断ツール13、14、17としてのコントラスト適用を潜在的に制限する可能性がある。さらに、他の起源の脳白質病変からのMS病変の分化は、より低い磁場強度での形態に似ているため、時には困難である可能性がある。
MRIは確かにMS患者にとって最良の診断ツールですが、MR検査とプロトコルは、MS患者の診断、予後および監視のために、ヨーロッパ18、19、または北米の多発性硬化症センター(CMSC)コンソーシアムのMSグループ(MAGNIMS)の磁気共鳴画像のガイドラインに従う必要があります。異なる病院や国の最新のガイドラインに従って標準化された品質管理研究も重要です21.
MS診断および疾患進行モニタリングに合わせたMRIプロトコルは、縦方向緩和時間T1によって支配されるコントラストを含む複数のMRIコントラストを含み、スピンスピン緩和時間T2、有効スピンスピン緩和時間T2*、および拡散重み付け画像(DWI)22から構成される。調和の取り組みは、MSのMRIに対するコンセンサスレポートを提供し、サイト23、24、25の間で臨床翻訳とデータ比較を容易にする標準化されたプロトコルに向けて進む。T2-重み画像化は、十分に確立され、しばしば、高強烈な外観26、27を特徴とする白質(WM)病変の同定のための臨床現場で使用される。MS28の重要な診断基準である一方で、WM病変負荷は、病変重症度および基礎的な病態生理学26、27、29に対する特異性の欠如のために、臨床的障害と弱く相関するだけである。この観測は、横方向緩和時間T2 30のパラメトリックマッピングへの探索を引き起こした。T2*重み付けイメージングは、イメージングMSにおいてますます重要になっています。T2*加重MRIにおける中央静脈サインは、MS病変27、31、32、33に対する特異的な画像マーカーであると考えられる。T2*は鉄蒸着34、35に敏感であり、疾患期間、活動および重症度36、37、38に関連する可能性がある。T2*は、軽度の欠損および初期MSの患者における脳組織変化を反映すると報告され、したがって、初期段階39、40で既にMSの発達を評価するツールとなり得る。
MRI技術の改善は、MS患者のCNSの変化をよりよく特定し、MS診断11の精度と速度を向上させるより良いガイドを臨床医に提供することを約束する。超高視野(UHF,B0≥7.0 T)MRIは、より正確かつ決定的な診断41、42のための優れたイメージングの両方の鍵を、高められた空間または時間的解像度に投資することができる信号対雑音比(SNR)の増加の恩恵を受ける。超高磁場43で使用される1H無線周波数の有害な属性である伝送フィールド(B1+)不均一性は、並列送信(pTx)RFコイルを用いたマルチチャネル伝送と、B1+均質性を高め、脳44の均一な被覆を促進するRFパルス設計アプローチの恩恵を受けるであろう。
7.0 T MRIの出現により、病変検出の感受性と特異性の増加、中央静脈サイン同定、レプトメニンゲアル増強、さらには代謝変化に関してもMSなどの脱髄疾患に関するより多くの洞察を得た。MS病変は長い間、静脈および小胞の周りに形成する組織病理学的研究から示されてきた46.病変のペリビヌス分布(中央静脈サイン)は、T2*加重MRI46、47、48、3.0Tまたは1.5 Tで識別することができるが、7.0 T49、50、51、52でUHF-MRIで最もよく識別することができる。中央静脈サイン以外に、7.0TのUHF-MRIは、MS灰色物質病変53、54、55、56の低強烈なリム構造および分化などのMS特異的マーカーを改善または発見した。UHF-MRIによるこれらのマーカーのより良い描写は、スサック症候群53および神経髄炎光学系54のような他の神経炎症状態で起こるものとMS病変を区別する課題のいくつかを克服することを約束する一方で、Balóの同心性硬化症57、57などのMSの他の状態または変異体における一般的な病態遺伝学的メカニズムを同定する。
この記事では、MS病変の検出と分化に関するUHF-MRIの課題と機会を認識し、異なるイメージング技術を使用して7.0 TのMS患者における脳白及び灰色物質病変を研究するための現在の技術的アプローチについて説明します。最新のプロトコルには、UHF-MRに合わせた無線周波(RF)コイル、MS患者との標準化されたスクリーニング、安全性およびインタビュー手順、MRスキャナでの患者の位置決め、MS専用の脳スキャンの取得を含むMRセットアップの準備が含まれます。この記事は、イメージングの専門家、基礎研究者、臨床研究者、翻訳研究者、技術者に、研修生から上級ユーザー、アプリケーションの専門家、MS患者のUHF-MRI分野に至るまで、あらゆるレベルの経験と専門知識を持つ専門家を導くことを目的としており、技術開発と臨床応用を相乗的に結びつける究極の目標です。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>7T TX/RX 24 Ch Head Coil</td>
			<td>Nova Medical, Inc., Wilmington, USA</td>
			<td>NM008-24-7S-013</td>
			<td>1-channel circular polarized (CP) transmit (Tx), 24-channel receive (Rx) RF head coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetom 7T System</td>
			<td>Siemens Healthineers, Erlangen, Germany</td>
			<td>MRB1076</td>
			<td>7.0 T whole body research scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syngoMR B17 Software</td>
			<td>Siemens Healthineers, Erlangen, Germany</td>
			<td>B17A</td>
			<td>image processing software for the Magnetom 7T system</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

magnetic resonance imaging of multiple sclerosis at 7.0 tesla

この記事の全体的な目標は、多発性硬化症(MS)患者における7.0テスラの脳の最先端の超高磁場(UHF)磁気共鳴(MR)プロトコルを実証することです。MSは、慢性炎症性、脱髄性、白及び灰色物質病変を特徴とする神経変性疾患である。1.5 Tおよび3 TでのMRIの使用による空間的および時間的に普及したT2-高強烈病変の検出は、2017年のマクドナルド基準の現在のバージョンに基づいてMSの正確な診断を確立するための臨床現場での重要な診断ツールを表す。しかし、他の起源の脳白質病変からのMS病変の分化は、より低い磁場強度(典型的には3T)での形態に似ているため、時には困難である可能性がある。超高視野MR(UHF-MR)は、信号対雑音比の増加と空間分解能の向上による恩恵を受けており、微妙な病変のより正確で決定的な診断のための優れたイメージングの両方の鍵を受ける。したがって、7.0 TのMRIは、MS特異的な神経イメージングマーカー(例えば、中央静脈サイン、低激しいリム構造およびMS灰色物質病変の分化)を提供することによってMS鑑別診断の課題を克服するための励ましの結果を示している。これらのマーカーおよび他のマーカーは、T1 およびT2 以外の他のMR対比(T2*、相、拡散)によって同定され、神経髄炎のオプタやスサック症候群などの他の神経炎症性状態で起こるものからのMS病変の分化を実質的に改善することができる。本稿では、7.0 TのMS患者における脳白及び灰色物質病変を異なるMR取得方法を用いて研究するための現在の技術的アプローチについて述べている。最新のプロトコルには、UHF-MR用にカスタマイズされた無線周波数コイル、標準化されたスクリーニング、MS患者との安全とインタビュー手順、MRスキャナでの患者の位置決め、MSを検査するために調整された専用の脳スキャンの取得を含むMRセットアップの準備が含まれます。

再発性MS(RRMS)と診断された26歳の女性は、上記のプロトコルを使用して7.0 Tで検査を受けた(図11)。B1+プロファイルの歪みは、MR画像で観察することができます。これは、より高い共振周波数43に移行する際に予想されます。短い波長は破壊的で建設的な干渉を増加させる 105,<sup clas...

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Magnetic Resonance Imaging of Multiple Sclerosis at 7.0 Tesla

ここでは、7.0テスラで多発性硬化症(MS)患者の脳の磁気共鳴(MR)画像を取得するためのプロトコルを提示する。このプロトコルは、無線周波数コイル、MS患者との標準化されたインタビュー手順、MRスキャナおよびMRデータ取得における被験者の位置を含むセットアップの調製を含む。

7.0テスラにおける多発性硬化症の磁気共鳴画像

The overall goal of this article is to demonstrate a state-of-the-art ultrahigh field (UHF) magnetic resonance (MR) protocol of the brain at 7.0 Tesla in ...

この技術的アプローチは、7.0テスラでより詳細なMS患者の脳白および灰色物質病変を研究するために使用することができます。主な利点は、磁場強度の低下と比較して、7.0テスラでより詳細な脳の変化を調べることができるということです。拡張された空間分解能は、信号対雑音比の増加と7.0テスラの感度ゲインによって可能になります。これらの方法を広めることは、7.0テスラでMS研究を開始している他の研究者のための基盤を提供する必要があり、それがMS病理に関するさらなる洞察を得ることである主な目標であるため、重要です。手順を実証することは、私たちの施設から放射線技師と研究看護師のアンジェ・エルスになります。被験者の準備ができたら、7T MRスキャナールームに同行し、枕、ブレードクッション、毛布を使用してスキャンテーブルの上に横たわってもらい、被験者をできるだけ快適にします。MRI安全パルスオキシメータを被験者に接続し、緊急時の検査で使用する耳栓とハンドヘルドスクイーズボールを提供します。被験者に無線周波数ヘッドコイルに近づき、テーブルが非常にゆっくりと動いている間に目を閉じてもらい、レーザーの位置がコイルの上のマーカークロスと完全に一致するまで動かします。この位置を保存した後、表が停止するとすぐに副作用が解決する必要があることを被験者に説明しながら、サブジェクトテーブルをMRスキャナのISOセンターに非常にゆっくりと移動します。スキャナー室を出た後、インターホンを使用して、スキャナ内の被写体との可聴通信を確認します。スキャンデータを取得する前に、被験者ID、生年月日、性別、年齢、体重、および研究名、教育機関、MR調査を行う個人などの詳細を含む、必要な対象の詳細を入力します。ローカライザーを選択し、シーケンスをマークします。オプションと調整を選択し、[頻度] タブの下で [移動] を選択します。送信機タブで、使用する無線周波数コイルとアンプに適した電圧を設定し、[適用]をクリックします。3D シムの下で、メジャーを選択します。B0 マップが生成されたら、[計算] を選択して shim 値を取得します。shim 値が以前の値と一致している場合は、基本周波数が再センタリに設定されていることを確認し、[適用] を選択して閉じます。次に、1 つの方向に少なくとも 3 つのスライスを使用して、すべてのチャネルが選択されていることを確認し、apply キーを押して、サギタル、トランスバーサル、コロナの方向でローカライザー シーケンスを実行します。3D MPRAGE シーケンスを取得するには、ズームおよびパンツールを使用して、ローカライザー画像と調整ボリュームの視野を拡大および移動します。すべてのチャンネルが選択されていることを確認し、[適用]をクリックして、間半球裂け目と一致して矢状方向のシーケンスを取得します。FLAIR シーケンスを実行するには、MPRAGE スキャンと同じ矢状方向と調整量で視野のジオメトリをコピーし、位相符号化が後方方向の前方向にあり、すべてのチャネルが選択され、Apply キーを押してスキャンを開始します。FLASH-ME を実行するには、3D MPRAGE およびローカライザーイメージを使用して主題の解剖学に従って視野を調整し、ジオメトリを計画し、ズームおよびパンツールを使用して、ヘッド全体が中央になるように手動で視野を調整します。頭を傾けて、視野の下限が下のコーパスカオスラインに沿って、頭蓋骨のカルレートで最上層の端部を調整します。調整ボリュームがジオメトリボリュームに揃っていない場合は変更し、手動 3D シミングと周波数調整を再実行してから、[適用]をクリックしてシーケンスを実行します。感受性重み付け画像の場合、スライススラブが頭蓋方向にシフトし、最上部の境界が頭蓋骨のカルレートに合うように、ビューのフィールドを再配置します。脳が完全に視野の真ん中になるように、腹側または裏方向にスラブを置き換えます。調整ボリュームがジオメトリボリュームに揃えられなくなった場合は変更し、手動の 3D シミングと周波数調整を再実行してから、[Apply] をクリックしてスキャンを開始します。定量的感受性マッピングの場合、スライススタックをクラニヤ的に移動して、最上層が頭蓋骨のカルレートに合わせ、手動の3Dシミングと周波数調整を再実行して、すべてのチャンネルが選択されていることを確認します。次に、[適用] をクリックしてシーケンスを実行します。拡散重み付けイメージングの場合、2D エコー平面イメージングシーケンスを選択し、ローカライザー イメージを使用して、アンギュレーションを導入することなく、横断方向のジオメトリを計画します。レイヤーブロックの上側の線が頭蓋骨のカルレートに合うように、視野を移動します。脳が正確に視野の中央にある場合は、位相符号化が後方方向の前方向にあり、64の異なる拡散符号化方向が選択されていること、およびB値が0と1,000秒に設定されていることを確認してから、シーケンスを実行するために適用をクリックします。歪みアーティファクトをキャンセルするには、同じエコー平面イメージングシーケンスを取得するが、後方方向に位相符号化を用いたエコー平面イメージングシーケンスのバージョンを用いて位相符号化方向の逆極性を使用する。必要に応じて方向を 180 度に設定し、64 種類の拡散エンコード方向が選択されていることを確認しますが、1 平方ミリメートルあたり 0 秒で 1 つの B 値のみがスキャン時間を大幅に短縮しますが、後処理時の歪みアーティファクトを修正するには十分です。次に、[適用] をクリックしてシーケンスを実行します。最後のシーケンスが終了し、再構築されるとすぐに、MRI検査の準備が整います。すべての画像が完全に取得されたら、対象表をスキャナのISOセンターからゆっくりと離し、測定中または測定後の副作用に関して被写体に確認します。この分析では、再発性MSと診断された26歳の女性が示すように7.0テスラで検査された。B1 プラスプロファイルの歪みは MR 画像で観察でき、短い波長が破壊的で建設的な干渉を増大させると、より高い共振周波数に移行すると予想されます。観察されるように、矢状および横の見解は、脳画像において異なるコントラストを提供する。MS診断はその後、不完全寛解でT2病変の増加と複数の臨床再発のために挑戦されたが、7T MRIは、パラベンタリンおよび並皮質病変の大部分で中央静脈サインを明らかにすることによってMS診断を支持した。MS診断は、T2の過強度病変のサブセットを取り巻く皮質病理学および低強度リム構造によってさらに裏付けられた。これらの技術は、MR物理学、画像科学、神経学の専門家、神経放射線学の専門家との強力なコラボレーションに由来し、T2スタイルの加重画像上の中央静脈サインや低強度リム構造などの新しいMS特異的神経イメージングマーカーを提供します。

Research

JoVE Journal

Medicine

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during normoxia (inspired O2, ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in the Analysis of Neurodegenerative Diseases

神経変性疾患の分析における拡散テンソル磁気共鳴画像

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The Multiple Sclerosis Performance Test (MSPT): An iPad-Based Disability Assessment Tool

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A Protocol for the Use of Remotely-Supervised Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Multiple Sclerosis MS

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Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla

7 テスラで心臓磁気共鳴イメージング

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher ...