Name: magnetic resonance imaging of multiple sclerosis at 7.0 tesla
Uploaded: 2021-02-19T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Magnetic Resonance Imaging of Multiple Sclerosis at 7.0 Tesla at JoVE.com

Этот проект (T.N.) получил финансирование частично от Европейского исследовательского совета (ERC) в рамках исследовательской и инновационной программы Европейского Союза Horizon 2020 в рамках грантового соглашения No 743077 (ThermalMR). Авторы хотели бы поблагодарить команды Берлинского сверхвысокого полевого центра (B.U.F.F.), Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка в Ассоциации Гельмгольца, Берлин, Германия; в Шведском национальном центре 7T, Центре биовизуализации Лундского университета, Лундском университете, Лунд, Швеция и в ECOTECH-COMPLEX, Университет Марии Кюри-Склодовской, Люблин, Польша для технической и другой помощи.

Этот протокол предназначен для исследований, которые одобрены комитетом по этике Charité - Universitätsmedizin Berlin (номер одобрения: EA1/222/17, 2018/01/08) и Отделом защиты данных и корпоративного управления Charité - Universitätsmedizin Berlin. Информированное согласие было получено от всех субъектов до включения в иссл?...

Протокол, представленный здесь, описывает серию последовательностей МРТ с различными контрастами, которые обычно используются при обследовании пациентов с РС при 7,0 Тл. Вместе с новыми технологическими разработками они обеспечивают основу для исследований более продвинутых приложен...

Рассеянный склероз (РС) является наиболее распространенным хроническим воспалительным и демиелинизирующим заболеванием центральной нервной системы (ЦНС), которое вызывает выраженную неврологическую инвалидность у молодых людей и приводит к длительной инвалидности1,2. Патологической отличительной чертой РС является накопление демиелинизирующих поражений, возникающих в сером и белом веществе головного мозга, а также диффузная нейродегенерация во всем головном мозге, даже в нормально выглядящем белом веществе (NAWM)3,4. Патология РС говорит о том, что воспаление приводит к повреждению тканей на всех стадиях заболевания, даже на прогрессирующих стадиях заболевания5. Первые клинические проявления РС обычно сопровождаются обратимыми эпизодами неврологического дефицита и называются клинически изолированным синдромом (СНГ), когда только наводят на мысльо МС 6,7. При отсутствии четкого СНГ следует проявлять осторожность при постановке диагноза РС: диагноз должен быть подтвержден последующим наблюдением, а начало долгосрочной модифицирующих заболевание методов лечения должно быть отложено в ожидании дополнительных доказательств8.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) является незаменимым средством при диагностике РС и мониторинге прогрессирования заболевания9,10,11. МРТ при напряжении магнитного поля 1,5 Т и 3 Т в настоящее время представляет собой важнейший диагностический инструмент в клинической практике для выявления спин-спиновой релаксации, взвешенных повремени (Т2)гиперинтензионных поражений и установления точного диагноза РС на основе текущей версии критерия Макдональда2017 года 8. Диагностические критерии РС подчеркивают необходимость демонстрации распространения поражений в пространстве и времени, а также исключения альтернативных диагнозов8,12. Контрастная усиленная МРТ является единственным методом оценки острого заболевания и острого воспаления8,но растущие опасения по поводу потенциального долгосрочного осаждения гадолиния в мозге могут потенциально ограничить применение контраста в качестве важного диагностического инструмента13,14,17. Кроме того, дифференциация поражений РС от поражений белого вещества мозга другого происхождения иногда может быть сложной из-за их морфологии при более низких силах магнитного поля.
Хотя МРТ, безусловно, является лучшим диагностическим инструментом для пациентов с РС, МР-обследования и протоколы должны соответствовать рекомендациям магнитно-резонансной томографии в группе РС (MAGNIMS) в Европе18,19 или Консорциума центров рассеянного склероза (CMSC) в Северной Америке20 для диагностики, прогноза и мониторинга пациентов с РС. Стандартизированные исследования контроля качества в соответствии с последними руководящими принципами в разных больницах и странах также имеют решающее значение21.
Протоколы МРТ, предназначенные для диагностики РС и мониторинга прогрессирования заболевания, включают несколько контрастов МРТ, включая контраст, регулируемый продольным временем релаксацииТ1,временем спин-спин-релаксацииТ2, эффективным временем спин-спин-релаксацииТ2* и диффузионно-взвешенной визуализацией (DWI)22. Инициативы по гармонизации обеспечили консенсусные отчеты для МРТ при РС для перехода к стандартизированным протоколам, которые облегчают клинический перевод и сравнение данных между сайтами23,24,25. Т2-взвешенная визуализация хорошо зарекомендовала себя и часто используется в клинической практике для выявления поражений белого вещества (ВМ), которые характеризуются гиперинтензией26,27. Будучи важным диагностическим критерием дляMS 28,нагрузка на поражение WM коррелирует лишь слабо с клинической инвалидностью, из-за отсутствия специфичности к тяжести поражения и лежащей в его основе патофизиологии26,27,29. Это наблюдение вызвало исследования параметрического отображения поперечноговремени релаксации T 2 30. T2* -взвешенная визуализация становится все более важной в визуализации РС. Знак центральной вены вТ2*взвешенной МРТ считается специфическим маркером визуализации для пораженийРС 27,31,32,33. T2*чувствителен к отложению железа34,35,которое может относиться к продолжительности, активности и тяжести заболевания36,37,38. Сообщалось также, чтоT2*отражает изменения мозговой ткани у пациентов с незначительным дефицитом и ранним РС, и, таким образом, может стать инструментом для оценки развития РС уже на ранней стадии39,40.
Усовершенствования в технологии МРТ обещают лучше идентифицировать изменения в ЦНС пациентов с РС и предоставить клиницистам лучшее руководство для повышения точности и скорости диагнозаРС 11. МРТ сверхвысокого поля (UHF, B0≥7,0 T) выигрывает от увеличения отношения сигнал/шум (SNR), которое может быть инвестировано в улучшенные пространственные или временные разрешения, что является ключом к превосходной визуализации для более точных и окончательных диагнозов41,42. Неоднородности поля передачи(B1+),которые являются неблагоприятным атрибутом радиочастоты 1H, используемой при сверхвысоких магнитных полях43, выиграют от многоканальной передачи с использованием параллельных (pTx) радиочастотных катушек и подходов к проектированию радиочастотных импульсов, которые повышают однородность B1+ и, таким образом, облегчают равномерное покрытие мозга44.
С появлением МРТ 7,0 Т мы достигли большего понимания демиелинизирующих заболеваний, таких как РС, в отношении повышенной чувствительности и специфичности обнаружения поражения, идентификации признаков центральной вены, усиления лептоменингея и даже в отношении метаболических изменений45. Поражения РС уже давно показали, что из гистопатологических исследований образуются вокруг вен и венул46. Перивенозное распределение поражений (признак центральной вены) может быть идентифицировано с помощьюT2* взвешеннойМРТ 46,47,48 при 3,0 Т или 1,5 Тл, но лучше всего может быть идентифицировано с помощью УВЧ-МРТ при 7,0 Т49,50,51,52. Помимо знака центральной вены, УВЧ-МРТ при 7,0 Тл улучшила или раскрыла РС-специфические маркеры, такие как структуры обода hypointense и дифференциация поражений серого веществаРС 53,54,55,56. Лучшее разграничение этих маркеров с помощью УВЧ-МРТ обещает преодолеть некоторые проблемы дифференциации поражений РС от тех, которые встречаются при других нейровоспалительных состояниях, таких как синдром Сузака53 и нейромиелит оптический54,а также выявить общие патогенетические механизмы в других состояниях или вариантах РС, таких как концентрический склероз Бало57,58.
Признавая проблемы и возможности УВЧ-МРТ для обнаружения и дифференциации поражений РС, в этой статье описывается наш текущий технический подход к изучению поражений белого и серого веществ головного мозга у пациентов с РС при 7,0 Тл с использованием различных методов визуализации. Современный протокол включает в себя подготовку установки МРТ, включая радиочастотные (РЧ) катушки, адаптированные к УВЧ-МР, стандартизированные процедуры скрининга, безопасности и интервью с пациентами с РС, позиционирование пациентов в МР-сканере и приобретение сканирований мозга, посвященных РС. Статья предназначена для руководства экспертами по визуализации, фундаментальными исследователями, клиническими учеными, трансляционными исследователями и технологами со всеми уровнями опыта и знаний, начиная от стажеров до продвинутых пользователей и экспертов по приложениям в области УВЧ-МРТ у пациентов с РС, с конечной целью синергетического соединения разработки технологий и клинического применения в дисциплинарных областях.

<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

Общая цель этой статьи - продемонстрировать современный протокол магнитного резонанса (MR) ультравысокого поля (UHF) мозга при 7,0 Тесла у пациентов с рассеянным склерозом (РС). РС является хроническим воспалительным, демиелинизирующим, нейродегенеративным заболеванием, которое характеризуется поражениями белого и серого вещества. Обнаружение пространственно и временно диссеминированных Т2-гиперинтензионных поражений с помощью МРТ при 1,5 Т и 3 Т представляет собой важнейший диагностический инструмент в клинической практике для установления точного диагноза РС на основе текущей версии критериев Макдональда 2017 года. Тем не менее, дифференциация поражений РС от поражений белого вещества мозга другого происхождения иногда может быть сложной из-за их морфологии при более низких силах магнитного поля (обычно 3 Тл). Сверхвысокое поле МРТ (UHF-MR) выигрывает от повышенного отношения сигнал/шум и улучшенного пространственного разрешения, что является ключом к превосходной визуализации для более точной и окончательной диагностики тонких поражений. Следовательно, МРТ при 7,0 Тл показала обнадеживающие результаты для преодоления проблем дифференциальной диагностики РС путем предоставления специфических для РС маркеров нейровизуализации (например, знак центральной вен, структуры обода hypointense и дифференциация поражений серого вещества РС). Эти и другие маркеры могут быть идентифицированы другими МР-контрастами, кромеТ1 иТ2 (Т2*, фаза, диффузия) и существенно улучшают дифференцировку поражений РС от тех, которые встречаются при других нейровоспалительных состояниях, таких как оптический нейромиелит и синдром Сусака. В этой статье мы описываем наш текущий технический подход к изучению поражений церебрального белого и серого вещества у пациентов с РС при 7,0 Т с использованием различных методов получения МРТ. Современный протокол включает в себя подготовку установки МРТ, включая радиочастотные катушки, настроенные для UHF-MR, стандартизированный скрининг, процедуры безопасности и интервью с пациентами с РС, позиционирование пациента в МР-сканере и приобретение специальных сканирований мозга, предназначенных для обследования РС.

26-летняя женщина с диагнозом рецидивирующего ремиттирующего РС (RRMS) была обследована при 7,0 Т с использованием вышеуказанных протоколов(рисунок 11). Некоторые искажения в профиле B1+ можно наблюдать на изображениях MR. Это ожидается при пе...

Watch this Scientific Journal Video about Magnetic Resonance Imaging of Multiple Sclerosis at 7.0 Tesla at JoVE.com

Magnetic Resonance Imaging of Multiple Sclerosis at 7.0 Tesla

Здесь мы представляем протокол для получения магнитно-резонансных (МРТ) изображений мозга пациента с рассеянным склерозом (РС) при 7,0 Тесла. Протокол включает в себя подготовку установки, включая радиочастотные катушки, стандартизированные процедуры интервью с пациентами с рассеянным склерозом, позиционирование субъекта в МР-сканере и сбор данных МР.

Магнитно-резонансная томография рассеянного склероза при 7,0 Тесла

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 ...

Этот технический подход может быть использован для изучения поражений церебрального белого и серого вещества у пациентов с РС с большей детализацией при 7,0 Тесла. Основным преимуществом является то, что мы можем исследовать изменения мозга с большей детализацией при 7,0 Тесла по сравнению с более низкими напряженностью магнитного поля. Улучшенное пространственное разрешение стало возможным благодаря увеличенному соотношению сигнал/шум и коэффициенту усиления чувствительности на 7,0 Тесла.Распространение этих методов будет значительным, поскольку они должны обеспечить основу для других исследователей, которые начинают исследования РС с 7,0 Тесла, и это основная цель - получить дальнейшее понимание патологии РС. Продемонстрировать процедуру будет Антье Элс, рентгенолог и медсестра из нашего учреждения. Когда объект будет готов, сопроводите его в комнату сканера 7T MR и попросите субъекта лечь на стол для сканирования, используя подушки, подушки для лезвий и одеяла, чтобы сделать объект максимально комфортным.Подключите безопасный пульсоксиметр МРТ к объекту и предоставьте беруши и ручной сжимающий шарик для использования во время обследования в случае чрезвычайной ситуации. Попросите субъекта приблизиться к катушке радиочастотной головки и закройте объекту глаза, пока стол не перемещается очень медленно, пока лазерное позиционирование не будет полностью согласовано с маркерным крестом в верхней части катушки. После сохранения этого положения очень медленно переместите таблицу субъекта к центру ISO сканера MR, объясняя субъекту, что любые побочные эффекты должны разрешиться, как только стол остановится.Выйдя из комнаты сканера, используйте домофон для подтверждения звуковой связи с объектом в сканере. Перед получением данных сканирования введите необходимые сведения о субъекте, включая идентификатор субъекта, дату рождения, пол, возраст и вес, а также детали исследования, такие как название исследования, учреждение и лицо, выполняющее исследование MR. Выберите локализатор и отметьте последовательность.Выберите параметры и настройки и перейдите на вкладку частоты. На вкладке передатчика установите напряжение, соответствующее используемой радиочастотной катушке и усилителю, и нажмите кнопку «Применить». Под 3D-прокладкой выберите меру.Когда карта B0 будет сгенерирована, выберите рассчитать, чтобы получить значения пропасти. Если значения прокладок согласуются с предыдущим значением, убедитесь, что базовая частота перецентрирована, и выберите Применить и закрыть. Затем, используя по крайней мере три среза на ориентацию, убедитесь, что все каналы выбраны, и нажмите кнопку «Применить», чтобы запустить последовательность локализатора в сагиттальной, поперечных и корональных ориентациях.Чтобы получить последовательность 3D MPRAGE, используйте инструмент масштабирования и сдвига для увеличения и перемещения поля зрения на изображениях локализатора и регулировки громкости. Убедитесь, что выбраны все каналы, и нажмите кнопку «Применить», чтобы получить последовательность в сагиттальной ориентации в соответствии с межполушеробной трещиной. Чтобы запустить последовательность FLAIR, скопируйте геометрию поля зрения в той же сагиттальной ориентации и регулировке громкости, что и для сканирования MPRAGE, позаботясь о том, чтобы фазовое кодирование было в переднем и заднем направлении и чтобы все каналы были выбраны и нажмите кнопку «Применить», чтобы начать сканирование.Чтобы запустить FLASH-ME, отрегулируйте поле зрения в соответствии с анатомией объекта с помощью 3D MPRAGE и локализатора изображений для планирования геометрии и с помощью инструмента масштабирования и панорамирования, чтобы вручную настроить поле зрения таким образом, чтобы вся голова была посередине. Наклоните голову так, чтобы нижняя граница поля зрения была на линии нижнего мозолистого тела перед корректировкой самого верхнего конца слоя с черепом мозолистым. Измените громкость регулировки, если она больше не соответствует объему геометрии, и повторно запустите ручное 3D-шимминг и настройку частоты, прежде чем щелкнуть Применить для запуска последовательности.Для визуализации, взвешенной по восприимчивости, переставьте поле зрения таким образом, чтобы срезовая плита смещалась в черепном направлении, а самая верхняя граница выравнивалась с черепом каллатом. Сместите плиту в вентральном или дорсальном направлении так, чтобы мозг полностью побывал в середине поля зрения. Измените регулировку громкости, если она больше не соответствует объему геометрии, и повторно запустите ручное 3D-шимминг и настройку частоты, прежде чем щелкнуть Применить, чтобы начать сканирование.Для количественного отображения восприимчивости переместите стек срезов по краниально, чтобы верхний слой был выровнен с черепом, и повторно запустите ручное 3D-шимминг и настройку частоты, чтобы убедиться, что все каналы выбраны. Затем нажмите кнопку Применить, чтобы запустить последовательность. Для диффузионно-взвешенной визуализации выберите 2D-последовательность эхо-планарной визуализации и используйте локализаторные изображения для планирования геометрии в поперечную ориентацию без введения какой-либо ангуляции.Переместите поле зрения так, чтобы верхняя линия блока слоя выровнялась с черепом мозоли. Когда мозг находится точно в середине поля зрения, убедитесь, что фазовое кодирование находится в переднем и заднем направлении, что выбрано 64 различных направления диффузионного кодирования и что значения B установлены на 0 и 1 000 секунд на квадратный миллиметр, прежде чем щелкнуть применить для запуска последовательности. Чтобы отменить любые артефакты искажения, получите ту же последовательность эхо-планарной визуализации, но используя обратную полярность направления кодирования фазы, используя версию последовательности эхо-планарной визуализации с фазовым кодированием в заднем и переднем направлении.При необходимости установите направление на 180 градусов и подтвердите, что выбрано 64 различных направления кодирования диффузии, но только одно значение B при нуле секунд на квадратный миллиметр, что значительно сократит время сканирования, но будет достаточно для исправления любых артефактов искажения во время постобработки. Затем нажмите кнопку Применить, чтобы запустить последовательность. Как только последняя последовательность будет закончена и реконструирована, МРТ-исследование будет готово.Когда все изображения будут полностью получены, медленно переместите таблицу объектов от iso-центра сканера и проверьте с объектом любые побочные эффекты во время или после измерений. В этом анализе 26-летняя женщина с диагнозом рецидивирующего ремиттирующего рассеянного склероза была обследована при 7,0 Тесла, как показано на продемонстрировано. Некоторые искажения в профиле B1 plus могут наблюдаться на МР-изображениях, что ожидается при переходе на более высокие резонансные частоты, поскольку более короткие длины волн увеличивают разрушительные и конструктивные помехи.Как уже отмечалось, сагиттальные и поперечные виды обеспечивают различные контрасты в изображениях мозга. Хотя диагноз РС был впоследствии оспорен из-за увеличения поражений Т2 и множественных клинических рецидивов с неполной ремиссией, МРТ 7T подтвердила диагноз РС, выявляя признак центральной вены в большинстве паравентрикулярных и юкстакортикального поражений. Диагноз РС был дополнительно подтвержден кортикальной патологией и структурами обода hypointense, окружающими подмножество гиперинтензионных поражений Т2.Эти методы получены из тесного сотрудничества между физикой МРТ, науками о визуализации, специалистами по неврологии и экспертами в области нейрорадиологии и обеспечивают новые маркеры нейровизуализации, специфичные для РС, такие как знак центральной вен и структуры обода hypointense на взвешенных изображениях в стиле Т2.

Research

JoVE Journal

Medicine

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking

Магнитно-резонансная Производные Инфаркт Оценка деформации с помощью функции отслеживания

Purpose: An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that ...

Magnetic Resonance Imaging Quantification of Pulmonary Perfusion using Calibrated Arterial Spin Labeling

Магнитно-резонансная томография Количественное легочной перфузии с использованием калиброванных Артериальная Маркировка спиновой

This demonstrates a MR imaging method to measure the spatial distribution of pulmonary blood flow in healthy subjects 
during normoxia (inspired O2, ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in the Analysis of Neurodegenerative Diseases

Тензора диффузии Магнитно-резонансная томография в исследовании нейродегенеративных заболеваний

Diffusion tensor imaging (DTI) techniques provide information on the microstructural processes of the cerebral white matter (WM) in vivo. The present ...

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

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

Рассеянный склероз характеристик Испытания (MSPT): Ipad-инструмент инвалидности Оценка

Precise measurement of neurological and neuropsychological impairment and disability in multiple sclerosis is challenging. We report a new test, the ...

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Количественный магнитно-резонансная томография скелетных мышечных заболеваний

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of ...

Dynamic Contrast Enhanced Magnetic Resonance Imaging of an Orthotopic Pancreatic Cancer Mouse Model

Динамическая контрастность Улучшенная Магнитно-резонансная томография модели Ортотопическая Рак поджелудочной железы мыши

Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) has been limitedly used for orthotopic pancreatic tumor xenografts due to severe ...

Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

Одновременное ПЭТ / МРТ изображений Во мыши гипоксии мозга-ишемии

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics ...

A Method of Trigonometric Modelling of Seasonal Variation Demonstrated with Multiple Sclerosis Relapse Data

Метод тригонометрических моделирования сезонных изменений Доказанная с рассеянным склерозом Relapse данных

This report describes a novel Stata-based application of trigonometric regression modelling to  55 years of multiple sclerosis relapse data from 46 ...

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

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

Протокол для использования дистанционно-Руководил транскраниальной стимуляции постоянного тока (ТОК) рассеянного склероза (РС)

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses low amplitude direct currents to alter cortical ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla

Магнитно-резонансная томография сердца на 7 Тесла

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 ...