JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

التصوير بالرنين المغناطيسي للتصلب المتعدد في 7.0 تسلا

Published: February 19, 2021
doi:
10.3791/62142
, , , , , , , , , ,
1Berlin Ultrahigh Field Facility (B.U.F.F.),Max Delbrück Center for Molecular Medicine in the Helmholtz Association, 2Experimental and Clinical Research Center,Max Delbrueck Center for Molecular Medicine and Charité – Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, and Berlin Institute of Health, 3NeuroCure Clinical Research Center,Charité – Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, and Berlin Institute of Health, 4Department of Neurology,Charité – Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, and Berlin Institute of Health, 5The Swedish National 7T Facility, Lund University Bioimaging Center,Lund University, 6Department of Radiography,Medical University of Lublin, 7ECOTECH-COMPLEX,Maria Curie-Skłodowska University, 8MRI.TOOLS GmbH, 9Berlin School of Mind and Brain,Humboldt-Universität zu Berlin

Summary

هنا، نقدم بروتوكولا للحصول على صور الرنين المغناطيسي (MR) لأدمغة المريض التصلب المتعدد (MS) في 7.0 Tesla. ويشمل البروتوكول إعداد الإعداد بما في ذلك لفائف الترددات الراديوية، وإجراءات المقابلة الموحدة مع مرضى التصلب المتعدد، وتحديد موضع الموضوع في الماسح الضوئي MR والحصول على بيانات MR.

Abstract

الهدف العام من هذه المقالة هو إظهار أحدث مجال فائق (UHF) بروتوكول الرنين المغناطيسي (MR) للدماغ عند 7.0 Tesla في مرضى التصلب المتعدد (MS). مرض التصلب العصبي المتعدد هو مرض التهابي مزمن ، وإزالة ال ميلين ، وتنكسي عصبي يتميز بآفات المادة البيضاء والرمادية. يمثل الكشف عن آفات T2-hyperintense المنتشرة مكانيا وزمانيا باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي عند 1.5 T و 3 T أداة تشخيصية حاسمة في الممارسة السريرية لإنشاء تشخيص دقيق لمرض التصلب العصبي المتعدد استنادا إلى الإصدار الحالي من معايير ماكدونالدز لعام 2017. ومع ذلك ، فإن تمايز آفات التصلب المتعدد عن آفات المادة البيضاء في الدماغ من أصول أخرى يمكن أن يكون صعبا في بعض الأحيان بسبب مورفولوجيا تشبهها في نقاط قوة المجال المغناطيسي السفلي (عادة 3 T). يستفيد المجال الفائق الوضوح MR (UHF-MR) من زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء وتعزيز الدقة المكانية ، وكلاهما مفتاح التصوير المتفوق لتشخيص أكثر دقة ونهائيا للآفات الدقيقة. ومن ثم، أظهر التصوير بالرنين المغناطيسي عند 7.0 T نتائج مشجعة للتغلب على تحديات التشخيص التفريقي لمرض التصلب العصبي المتعدد من خلال توفير علامات تصوير عصبي خاصة بالتصلب المتعدد (على سبيل المثال، علامة الوريد المركزي، وهياكل حافة انخفاض ضغط الدم والتمايز بين آفات المادة الرمادية MS). يمكن تحديد هذه العلامات وغيرها من خلال تناقضات MR الأخرى بخلاف T1 و T2 (T2* ، المرحلة ، الانتشار) وتحسين كبير في تمييز آفات التصلب المتعدد عن تلك التي تحدث في حالات عصبية فاماثية أخرى مثل التهاب النخاع العصبي optica ومتلازمة سوزاك. في هذه المقالة، نقوم بوصف نهجنا التقني الحالي لدراسة آفات المادة البيضاء والرمادية الدماغية في مرضى التصلب المتعدد عند 7.0 T باستخدام طرق اكتساب MR مختلفة. يتضمن البروتوكول الحديث إعداد إعداد MR بما في ذلك لفائف الترددات الراديوية المخصصة ل UHF-MR ، وإجراءات الفحص الموحد والسلامة والمقابلة مع مرضى التصلب المتعدد ، ووضع المريض في الماسح الضوئي MR والحصول على فحوصات الدماغ المخصصة المصممة خصيصا لفحص التصلب المتعدد.

Introduction

التصلب المتعدد (MS) هو أكثر الأمراض الالتهابية المزمنة وإزالة اليلينات شيوعا في الجهاز العصبي المركزي (CNS) الذي يسبب إعاقة عصبية واضحة لدى البالغين الأصغر سنا ويؤدي إلى إعاقة طويلة الأجل1،2. السمة المرضية للتصلب المتعدد هي تراكم الآفات الناحلة التي تحدث في المادة الرمادية والبيضاء من الدماغ وأيضا الانحلال العصبي المنتشر في الدماغ بأكمله ، حتى في المادة البيضاء العادية الظهور (NAWM)3،4. تشير أمراض التصلب المتعدد إلى أن الالتهاب يدفع إصابة الأنسجة في جميع مراحل المرض ، حتى خلال المراحل التدريجية للمرض5. ويرافق المظاهر السريرية الأولى من مرض التصلب العصبي المتعدد عادة من قبل نوبات عكسها من العجز العصبي ويشار إليها باسم متلازمة معزولة سريريا (CIS), عندما توحي فقط منMS 6,7. في حالة عدم وجود رابطة الدول المستقلة واضحة المعالم ، ينبغي توخي الحذر في إجراء تشخيص مرض التصلب العصبي المتعدد: يجب تأكيد التشخيص من خلال متابعة وبدء العلاجات طويلة الأجل لتعديل المرض ، في انتظار أدلة إضافية8.

التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) هو أداة لا غنى عنها في تشخيص مرض التصلب العصبي المتعدد ورصد تطور المرض9،10،11. التصوير بالرنين المغناطيسي في نقاط القوة في المجال المغناطيسي من 1.5 T و 3 T يمثل حاليا أداة تشخيص حاسمة في الممارسة السريرية للكشف عن الوقت الاسترخاء تدور مرجح (T2)آفات فرط التينز ووضع تشخيص دقيق لمرض التصلب العصبي المتعدد على أساس النسخة الحالية من معايير ماكدونالد 20178. تؤكد المعايير التشخيصية للتصلب المتعدد على الحاجة إلى إثبات انتشار الآفات في المكان والزمان ، واستبعاد التشخيصات البديلة8و12. على النقيض من تعزيز التصوير بالرنين المغناطيسي هو الطريقة الوحيدة لتقييم الأمراض الحادة والالتهاب الحاد 8 ولكنالمخاوفالمتزايدة بشأن ترسب الدماغ gadolinium المحتملة على المدى الطويل يمكن أن تحد من تطبيق التباين كأداة تشخيص هامة13,14,17. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون تمايز آفات التصلب المتعدد عن آفات المادة البيضاء في الدماغ من أصول أخرى صعبا في بعض الأحيان بسبب مورفولوجيا تشبهها عند نقاط قوة المجال المغناطيسي السفلي.

في حين أن التصوير بالرنين المغناطيسي هو بالتأكيد أفضل أداة تشخيصية لمرضى التصلب المتعدد ، يجب أن تتبع فحوصات MR والبروتوكولات إرشادات التصوير بالرنين المغناطيسي في مجموعة MS (MAGNIMS) في أوروبا18و19 أو اتحاد مراكز التصلب المتعدد (CMSC) في أمريكا الشمالية20 لتشخيص وتشخيص ومراقبة مرضى التصلب المتعدد. كما أن الدراسات الموحدة لمراقبة الجودة وفقا لأحدث المبادئ التوجيهية في مختلف المستشفيات والبلدان هي أيضا حاسمة21.

بروتوكولات التصوير بالرنين المغناطيسي مصممة لتشخيص مرض التصلب العصبي المتعدد ورصد تطور المرض تشمل تناقضات التصوير بالرنين المغناطيسي متعددة بما في ذلك التباينالذي يحكمه وقت الاسترخاء الطولي T1، ووقت الاسترخاء تدور تدور T2 ، ونشر التصوير المرجح (DWI)22. قدمت مبادرات المواءمة تقارير توافقية للتصوير بالرنين المغناطيسي في MS للتحرك نحو بروتوكولات موحدة تسهل الترجمة السريرية ومقارنة البيانات عبر المواقع23و24و25. T2-التصويرالمرجح راسخة وكثيرا ما تستخدم في الممارسة السريرية لتحديد الآفات المادة البيضاء (WM) ، والتي تتميز مظهر فرط26،27. في حين يجري معيارا تشخيصيا هاما لMS28، فإن حمولة آفة WM ترتبط فقط بشكل ضعيف مع الإعاقة السريرية ، بسبب افتقارها إلى خصوصية شدة الآفة والفيزيولوجيا المرضية الأساسية26و27و29. وقد أثارت هذه الملاحظة الاستكشافات في رسم الخرائط البارامترية من وقت الاسترخاء العرضي T2 30. أصبح التصوير T2*-weighted أهمية متزايدة في التصوير MS. علامة الوريد المركزي في T2* يعتبر التصوير بالرنين المغناطيسي المرجح أن يكون علامة تصوير محددة لآفات مرض التصلب العصبي المتعدد27،31،32،33. T2* حساسة لترسب الحديد34،35، والتي قد تتعلق مدة المرض والنشاط وشدة36،37،38. T2* كما أفيد أن تعكس تغيرات أنسجة الدماغ في المرضى الذين يعانون من عجز طفيف والتصلب المتعدد في وقت مبكر, وبالتالي قد تصبح أداة لتقييم تطور مرض التصلب العصبي المتعدد بالفعل في مرحلة مبكرة39,40.

تعد التحسينات في تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي بتحديد أفضل للتغيرات في الجهاز العصبي المركزي لمرضى التصلب العصبي المتعدد وتزويد الأطباء بالدليل الأفضل لتعزيز دقة وسرعة تشخيص التصلب المتعدد11. يستفيد التصوير بالرنين المغناطيسي (UHF, B0≥7.0 T) من زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) التي يمكن استثمارها في الاستبانات المكانية أو الزمنية المحسنة ، وكلاهما مفتاح التصوير المتفوق لتشخيص أكثر دقة ونهائيا41و42. مجال الإرسال (B1+) التشوهات التي هي سمة سلبية من التردد الراديوي H 1المستخدمة في المجالات المغناطيسية فائقة الصهاريج43 ستستفيد من انتقال متعدد القنوات باستخدام لفائف RF الإرسال المتوازي (pTx) ونهج تصميم نبض RF التي تعزز B1+ التجانس وبالتالي تسهيل التغطية الموحدة للدماغ44.

مع ظهور التصوير بالرنين المغناطيسي T 7.0 ، حققنا المزيد من البصيرة في أمراض إزالة الميالين مثل التصلب المتعدد فيما يتعلق بزيادة الحساسية وخصوصية الكشف عن الآفات ، وتحديد علامة الوريد المركزي ، وتعزيز leptomeningeal ، وحتى فيما يتعلق بالتغيرات الأيضية45. وقد ثبت منذ فترة طويلة الآفات مرض التصلب العصبي المتعدد من الدراسات الهستوباثولوجية لتشكيل حول الأوردة و venules46. يمكن تحديد التوزيع المحيطي للآفات (علامة الوريد المركزي) بالتصوير بالرنين المغناطيسي T2* مرجح46،47،48 عند 3.0 T أو 1.5 T ، ولكن يمكن التعرف عليه بشكل أفضل مع UHF-MRI عند 7.0 T49و50و51و52. بخلاف علامة الوريد المركزي ، تحسن UHF-MRI عند 7.0 T أو كشف علامات خاصة بالتصلب المتعدد مثل هياكل حافة انخفاض ضغط الدم والتمايز بين آفات المادة الرمادية MS53و54و55و56. يعد تحديد أفضل لهذه العلامات مع UHF-MRI بالتغلب على بعض تحديات التمييز بين آفات التصلب المتعدد وتلك التي تحدث في حالات عصبية أخرى مثل متلازمة سوساك53 والتهاب النخاع العصبي optica54، مع تحديد آليات مسببات الأمراض الشائعة في ظروف أو متغيرات أخرى من مرض التصلب العصبي المتعدد مثل التصلب متحد المركز في بالو57،58.

إدراكا منا للتحديات والفرص المتاحة للتصوير بالرنين المغناطيسي UHF للكشف عن آفات التصلب المتعدد وتمايزها، تصف هذه المقالة نهجنا التقني الحالي لدراسة آفات المادة البيضاء والرمادية الدماغية في مرضى التصلب المتعدد عند 7.0 T باستخدام تقنيات تصوير مختلفة. يتضمن البروتوكول الحديث إعداد إعداد MR بما في ذلك لفائف الترددات الراديوية (RF) المصممة خصيصا ل UHF-MR ، وإجراءات الفحص الموحد والسلامة والمقابلة مع مرضى التصلب المتعدد ، ووضع المريض في الماسح الضوئي MR والحصول على فحوصات الدماغ المخصصة لمرض التصلب العصبي المتعدد. تهدف المقالة إلى توجيه خبراء التصوير والباحثين الأساسيين والعلماء السريريين والباحثين الترجميين والتكنولوجيين ذوي جميع مستويات الخبرة والخبرة التي تتراوح من المتدربين إلى المستخدمين المتقدمين وخبراء التطبيقات في مجال UHF-MRI في مرضى التصلب المتعدد ، مع الهدف النهائي المتمثل في ربط تطوير التكنولوجيا والتطبيق السريري عبر المجالات التأديبية.

Protocol

هذا البروتوكول للدراسات التي وافقت عليها لجنة الأخلاقيات في شاريتيه – جامعة برلين (رقم الموافقة: EA1/222/17، 2018/01/08) وشعبة حماية البيانات وحوكمة الشركات في شاريتيه – جامعة برلين. وقد تم الحصول على موافقة مستنيرة من جميع المواضيع قبل إدراجها في الدراسة. 1. المواضيع مل?…

Representative Results

تم فحص امرأة تبلغ من العمر 26 عاما تم تشخيصها بالتصلب المتعدد المحول الانتكاسي (RRMS) في 7.0 T باستخدام البروتوكولات المذكورة أعلاه(الشكل 11). يمكن ملاحظة بعض التشوهات في B1+ ملف التعريف في صور MR. ومن المتوقع أن يتم ذلك عند الانتقال إلى ترددات الرن…

Discussion

يصف البروتوكول المعروض هنا سلسلة من تسلسلات التصوير بالرنين المغناطيسي مع تناقضات مختلفة تستخدم عادة عند فحص مرضى التصلب المتعدد في 7.0 T. جنبا إلى جنب مع التطورات التكنولوجية الناشئة ، فإنها توفر الأساس للاستكشافات في تطبيقات أكثر تقدما في التصوير الأيضي أو الوظيفي.

وبصرف ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

تلقى هذا المشروع (T.N.) تمويلا جزئيا من مجلس البحوث الأوروبي (ERC) في إطار برنامج أفق 2020 للبحث والابتكار التابع للاتحاد الأوروبي بموجب اتفاقية المنحة رقم 743077 (ThermalMR). ويود المؤلفون أن يشكروا الفرق في مرفق برلين الميداني فائق الصهاريج ( B.U.F.F.) ومركز ماكس ديلبروك للطب الجزيئي في جمعية هيلمهولتز، برلين، ألمانيا؛ في المرفق الوطني السويدي 7T، مركز التصوير الحيوي بجامعة لوند، جامعة لوند، لوند، السويد وفي مجمع ECOTECH، جامعة ماريا كوري-سكلودوسكا، لوبلين، بولندا للحصول على المساعدة التقنية وغيرها.

Materials

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Filippi, M., et al. Multiple sclerosis. Nature Reviews Disease Primers. 4 (1), 43 (2018).
  2. Krieger, S. C., Cook, K., De Nino, S., Fletcher, M. The topographical model of multiple sclerosis: A dynamic visualization of disease course. Neurology: Neuroimmunology & Neuroinflammation. 3 (5), 279 (2016).
  3. Kutzelnigg, A., et al. Cortical demyelination and diffuse white matter injury in multiple sclerosis. Brain. 128 (11), 2705-2712 (2005).
  4. Kuchling, J., Paul, F. Visualizing the Central Nervous System: Imaging Tools for Multiple Sclerosis and Neuromyelitis Optica Spectrum Disorders. Frontiers in Neurology. 11, 450 (2020).
  5. Lassmann, H. Multiple Sclerosis Pathology. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 8 (3), (2018).
  6. Miller, D. H., Chard, D. T., Ciccarelli, O. Clinically isolated syndromes. The Lancet Neurology. 11 (2), 157-169 (2012).
  7. van der Vuurst de Vries, R. M., et al. Application of the 2017 Revised McDonald Criteria for Multiple Sclerosis to Patients With a Typical Clinically Isolated Syndrome. JAMA Neurologyogy. 75 (11), 1392-1398 (2018).
  8. Thompson, A. J., et al. Diagnosis of multiple sclerosis: 2017 revisions of the McDonald criteria. The Lancet Neurology. 17 (2), 162-173 (2018).
  9. Filippi, M., Preziosa, P., Rocca, M. A. Multiple sclerosis. Handbook of Clinical Neurology. 135, 399-423 (2016).
  10. Rovira, A., de Stefano, N. MRI monitoring of spinal cord changes in patients with multiple sclerosis. Current Opinion in Neurology. 29 (4), 445-452 (2016).
  11. Filippi, M., et al. Assessment of lesions on magnetic resonance imaging in multiple sclerosis: practical guidelines. Brain. , (2019).
  12. Kuhle, J., et al. Conversion from clinically isolated syndrome to multiple sclerosis: a large multicentre study. Multiple Sclerosis Journal. 21 (8), 1013-1024 (2015).
  13. El-Khatib, A. H., et al. Gadolinium in human brain sections and colocalization with other elements. Neurology: Neuroimmunology & Neuroinflammation. 6 (1), 515 (2019).
  14. McDonald, R. J., et al. Intracranial Gadolinium Deposition after Contrast-enhanced MR Imaging. Radiology. 275 (3), 772-782 (2015).
  15. McDonald, R. J., et al. Gadolinium Deposition in Human Brain Tissues after Contrast-enhanced MR Imaging in Adult Patients without Intracranial Abnormalities. Radiology. 285 (2), 546-554 (2017).
  16. Schlemm, L., et al. Gadopentetate but not gadobutrol accumulates in the dentate nucleus of multiple sclerosis patients. Multiple Sclerosis. 23 (7), 963-972 (2017).
  17. Boyken, J., Niendorf, T., Flemming, B., Seeliger, E. Gadolinium Deposition in the Brain after Contrast-enhanced MRI: Are the Data Valid. Radiology. 288 (2), 630-632 (2018).
  18. Rovira, &. #. 1. 9. 2. ;. a. l., et al. MAGNIMS consensus guidelines on the use of MRI in multiple sclerosis-clinical implementation in the diagnostic process. Nature Reviews Neurology. 11, 471 (2015).
  19. Wattjes, M. P., et al. MAGNIMS consensus guidelines on the use of MRI in multiple sclerosis-establishing disease prognosis and monitoring patients. Nature Reviews Neurology. 11 (10), 597-606 (2015).
  20. Traboulsee, A., et al. Revised Recommendations of the Consortium of MS Centers Task Force for a Standardized MRI Protocol and Clinical Guidelines for the Diagnosis and Follow-Up of Multiple Sclerosis. American Journal of Neuroradiology. 37 (3), 394-401 (2016).
  21. Sąsiadek, M., et al. Recommendations of the Polish Medical Society of Radiology and the Polish Society of Neurology for the routinely used magnetic resonance imaging protocol in patients with multiple sclerosis. Polish Journal of Radiology. 85, 272-276 (2020).
  22. Maranzano, J., et al. Comparison of multiple sclerosis cortical lesion types detected by multicontrast 3T and 7T MRI. American Journal of Neuroradiology. 40 (7), 1162-1169 (2019).
  23. Arevalo, O., Riascos, R., Rabiei, P., Kamali, A., Nelson, F. Standardizing Magnetic Resonance Imaging Protocols, Requisitions, and Reports in Multiple Sclerosis: An Update for Radiologist Based on 2017 Magnetic Resonance Imaging in Multiple Sclerosis and 2018 Consortium of Multiple Sclerosis Centers Consensus Guidelines. Journal of Computer Assisted Tomography. 43 (1), 1-12 (2019).
  24. Schmierer, K., et al. Towards a standard MRI protocol for multiple sclerosis across the UK. The British Journal of Radiology. 92 (1101), 20180926 (2019).
  25. Pereira, D. J., et al. Consensus Recommendations of the Multiple Sclerosis Study Group and the Portuguese Neuroradiological Society for the Use of Magnetic Resonance Imaging in Multiple Sclerosis in Clinical Practice: Part 2. Acta Médica Portuguesa. 33 (1), 66-75 (2020).
  26. Zivadinov, R., Bakshi, R. Role of MRI in multiple sclerosis I: inflammation and lesions. Front Biosci. 9 (665), 28 (2004).
  27. Hemond, C. C., Bakshi, R. Magnetic resonance imaging in multiple sclerosis. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 8 (5), 028969 (2018).
  28. Thompson, A. J., et al. Diagnosis of multiple sclerosis: 2017 revisions of the McDonald criteria. The Lancet Neurology. 17 (2), 162-173 (2018).
  29. Neema, M., et al. T1-and T2-based MRI measures of diffuse gray matter and white matter damage in patients with multiple sclerosis. Journal of Neuroimaging. 17, 16-21 (2007).
  30. Shepherd, T. M., et al. New rapid, accurate T(2) quantification detects pathology in normal-appearing brain regions of relapsing-remitting MS patients. NeuroImage. Clinical. 14 (2), 363-370 (2017).
  31. Tallantyre, E. C., et al. A comparison of 3T and 7T in the detection of small parenchymal veins within MS lesions. Investigative Radiology. 44 (9), 491-494 (2009).
  32. Geraldes, R., et al. The current role of MRI in differentiating multiple sclerosis from its imaging mimics. Nature Reviews Neurology. 14 (4), 199 (2018).
  33. Sinnecker, T., et al. Evaluation of the Central Vein Sign as a Diagnostic Imaging Biomarker in Multiple Sclerosis. JAMA Neurology. 76 (12), 1446-1456 (2019).
  34. Bagnato, F., et al. Untangling the R2* contrast in multiple sclerosis: a combined MRI-histology study at 7.0 Tesla. Public Library of Science one. 13 (3), (2018).
  35. Walsh, A. J., et al. Multiple sclerosis: validation of MR imaging for quantification and detection of iron. Radiology. 267 (2), 531-542 (2013).
  36. Bozin, I., et al. Magnetic resonance phase alterations in multiple sclerosis patients with short and long disease duration. Public Library of Science one. 10 (7), 0128386 (2015).
  37. Ropele, S., et al. Determinants of iron accumulation in deep grey matter of multiple sclerosis patients. Multiple Sclerosis Journal. 20 (13), 1692-1698 (2014).
  38. Walsh, A. J., et al. Longitudinal MR imaging of iron in multiple sclerosis: an imaging marker of disease. Radiology. 270 (1), 186-196 (2014).
  39. Blazejewska, A. I., et al. Increase in the iron content of the substantia nigra and red nucleus in multiple sclerosis and clinically isolated syndrome: a 7 Tesla MRI study. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 41 (4), 1065-1070 (2015).
  40. Bonnier, G., et al. Advanced MRI unravels the nature of tissue alterations in early multiple sclerosis. Annals of Clinical and Translational Neurology. 1 (6), 423-432 (2014).
  41. Niendorf, T., Barth, M., Kober, F., Trattnig, S. From ultrahigh to extreme field magnetic resonance: where physics, biology and medicine meet. MAGMA. 29 (3), 309-311 (2016).
  42. Sinnecker, T., et al. Ultrahigh field MRI in clinical neuroimmunology: a potential contribution to improved diagnostics and personalised disease management. EPMA. 6 (1), 16 (2015).
  43. Vaughan, J. T., et al. 7T vs. 4T: RF power, homogeneity, and signal-to-noise comparison in head images. Magnetic Resonance in Medicine. 46 (1), 24-30 (2001).
  44. Padormo, F., Beqiri, A., Hajnal, J. V., Malik, S. J. Parallel transmission for ultrahigh-field imaging. NMR in Biomedicine. 29 (9), 1145-1161 (2016).
  45. Bruschi, N., Boffa, G., Inglese, M. Ultra-high-field 7-T MRI in multiple sclerosis and other demyelinating diseases: from pathology to clinical practice. European Radiology Experimental. 4 (1), 59 (2020).
  46. Sati, P., et al. The central vein sign and its clinical evaluation for the diagnosis of multiple sclerosis: a consensus statement from the North American Imaging in Multiple Sclerosis Cooperative. Nature Reviews Neurology. 12 (12), 714-722 (2016).
  47. Tan, I. L., et al. MR venography of multiple sclerosis. American Journal of Neuroradiology. 21 (6), 1039-1042 (2000).
  48. Maggi, P., et al. The formation of inflammatory demyelinated lesions in cerebral white matter. Annals of Neurology. 76 (4), 594-608 (2014).
  49. Tallantyre, E. C., et al. A comparison of 3T and 7T in the detection of small parenchymal veins within MS lesions. Investigative Radiology. 44 (9), 491-494 (2009).
  50. Filippi, M., et al. Assessment of lesions on magnetic resonance imaging in multiple sclerosis: practical guidelines. Brain. 142 (7), 1858-1875 (2019).
  51. Muller, K., et al. Detailing intra-lesional venous lumen shrinking in multiple sclerosis investigated by sFLAIR MRI at 7-T. Journal of Neurology. , (2014).
  52. Sinnecker, T., et al. Periventricular venous density in multiple sclerosis is inversely associated with T2 lesion count: a 7 Tesla MRI study. Multiple Sclerosis. 19 (3), 316-325 (2013).
  53. Wuerfel, J., et al. Lesion morphology at 7 Tesla MRI differentiates Susac syndrome from multiple sclerosis. Multiple Sclerosis. 18 (11), 1592-1599 (2012).
  54. Sinnecker, T., et al. Distinct lesion morphology at 7-T MRI differentiates neuromyelitis optica from multiple sclerosis. Neurology. 79 (7), 708-714 (2012).
  55. Kuchling, J., et al. Identical lesion morphology in primary progressive and relapsing-remitting MS–an ultrahigh field MRI study. Multiple Sclerosis. 20 (14), 1866-1871 (2014).
  56. Sinnecker, T., et al. Multiple sclerosis lesions and irreversible brain tissue damage: a comparative ultrahigh-field strength magnetic resonance imaging study. Archives of Neurology. 69 (6), 739-745 (2012).
  57. Behrens, J. R., et al. 7 Tesla MRI of Balo’s concentric sclerosis versus multiple sclerosis lesions. Annals of Clinical and Translational Neurology. 5 (8), 900-912 (2018).
  58. Blaabjerg, M., et al. Widespread inflammation in CLIPPERS syndrome indicated by autopsy and ultra-high-field 7T MRI. Neurology: Neuroimmunology & Neuroinflammation. 3 (3), 226 (2016).
  59. Noureddine, Y., et al. Experience with magnetic resonance imaging of human subjects with passive implants and tattoos at 7 T: a retrospective study. Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine. 28 (6), 577-590 (2015).
  60. Kraff, O., Quick, H. H. 7T: Physics, safety, and potential clinical applications. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 46 (6), 1573-1589 (2017).
  61. Hoff, M. N., et al. Safety Considerations of 7-T MRI in Clinical Practice. Radiology. 292 (3), 509-518 (2019).
  62. Kraff, O., Quick, H. H. Sicherheit von Implantaten im Hochfeld- und Ultrahochfeld-MRT. Der Radiologe. 59 (10), 898-905 (2019).
  63. Fagan, A. J., et al. 7T MR Safety. Journal of Magnetic Resonance Imaging. , (2020).
  64. . MR Safety Guidance, Documents and Links: MR Safety Strategies to Help You Stay Current with MR Safety Standards Available from: https://www.ismrm.org/mr-safety-links/mr-safety-resources-page/ (2020)
  65. Versluis, M. J., et al. Subject tolerance of 7 T MRI examinations. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 38 (3), 722-725 (2013).
  66. Theysohn, J. M., et al. Subjective acceptance of 7 Tesla MRI for human imaging. Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine. 21 (1-2), 63 (2008).
  67. Klix, S., et al. On the Subjective Acceptance during Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging at 7.0 Tesla. PLoS One. 10 (1), 0117095 (2015).
  68. Rauschenberg, J., et al. Multicenter study of subjective acceptance during magnetic resonance imaging at 7 and 9.4 T. Investigative Radiology. 49 (5), 249-259 (2014).
  69. Zurawski, J., Lassmann, H., Bakshi, R. Use of Magnetic Resonance Imaging to Visualize Leptomeningeal Inflammation in Patients With Multiple Sclerosis: A Review. JAMA Neurologyogy. 74 (1), 100-109 (2017).
  70. Radue, E. -. W., et al. Correlation between brain volume loss and clinical and MRI outcomes in multiple sclerosis. Neurology. 84 (8), 784-793 (2015).
  71. Filippi, M., et al. A high-resolution three-dimensional T1-weighted gradient echo sequence improves the detection of disease activity in multiple sclerosis. Annals of Neurology. 40 (6), 901-907 (1996).
  72. Mugler, J. P., Brookeman, J. R. Three-dimensional magnetization-prepared rapid gradient-echo imaging (3D MP RAGE). Magnetic Resonance in Medicine. 15 (1), 152-157 (1990).
  73. Lindig, T., et al. Evaluation of multimodal segmentation based on 3D T1-, T2- and FLAIR-weighted images – the difficulty of choosing. NeuroImage. 170, 210-221 (2018).
  74. Nelson, F., Poonawalla, A., Hou, P., Wolinsky, J. S., Narayana, P. A. 3D MPRAGE improves classification of cortical lesions in multiple sclerosis. Multiple sclerosis. 14 (9), 1214-1219 (2008).
  75. Marques, J. P., et al. MP2RAGE, a self bias-field corrected sequence for improved segmentation and T1-mapping at high field. NeuroImage. 49 (2), 1271-1281 (2010).
  76. Kober, T., et al. MP2RAGE Multiple Sclerosis Magnetic Resonance Imaging at 3 T. Investigative Radiology. 47 (6), 346-352 (2012).
  77. Beck, E. S., et al. Improved Visualization of Cortical Lesions in Multiple Sclerosis Using 7T MP2RAGE. American Journal of Neuroradiology. 39 (3), 459-466 (2018).
  78. Bø, L., Vedeler, C. A., Nyland, H. I., Trapp, B. D., Mørk, S. J. Subpial Demyelination in the Cerebral Cortex of Multiple Sclerosis Patients. Journal of Neuropathology, Experimental Neurology. 62 (7), 723-732 (2003).
  79. Kilsdonk, I. D., et al. Increased cortical grey matter lesion detection in multiple sclerosis with 7 T MRI: a post-mortem verification study. Brain. 139 (5), 1472-1481 (2016).
  80. Absinta, M., et al. Gadolinium-based MRI characterization of leptomeningeal inflammation in multiple sclerosis. Neurology. 85 (1), 18-28 (2015).
  81. Titelbaum, D. S., et al. Leptomeningeal Enhancement on 3D-FLAIR MRI in Multiple Sclerosis: Systematic Observations in Clinical Practice. Journal of Neuroimaging. 30 (6), 917-929 (2020).
  82. Schmidt, P., et al. Automated segmentation of changes in FLAIR-hyperintense white matter lesions in multiple sclerosis on serial magnetic resonance imaging. NeuroImage: Clinical. 23, 101849 (2019).
  83. Coulette, S., et al. Diagnosis and Prediction of Relapses in Susac Syndrome: A New Use for MR Postcontrast FLAIR Leptomeningeal Enhancement. American Journal of Neuroradiology. 40 (7), 1184-1190 (2019).
  84. Cohen-Adad, J., et al. T2* mapping and B0 orientation-dependence at 7T reveal cyto- and myeloarchitecture organization of the human cortex. NeuroImage. 60 (2), 1006-1014 (2012).
  85. Louapre, C., et al. The association between intra- and juxta-cortical pathology and cognitive impairment in multiple sclerosis by quantitative T2* mapping at 7T MRI. NeuroImage: Clinical. 12, 879-886 (2016).
  86. Liu, S., et al. Susceptibility-weighted imaging: current status and future directions. NMR in Biomedicine. 30 (4), 3552 (2017).
  87. Haacke, E. M., Xu, Y., Cheng, Y. C., Reichenbach, J. R. Susceptibility weighted imaging (SWI). Magnetic Resonance in Medicine. 52 (3), 612-618 (2004).
  88. Haacke, E. M., et al. Characterizing iron deposition in multiple sclerosis lesions using susceptibility weighted imaging. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 29 (3), 537-544 (2009).
  89. Pitt, D., et al. Imaging Cortical Lesions in Multiple Sclerosis With Ultra-High-Field Magnetic Resonance Imaging. Archives of Neurology. 67 (7), 812-818 (2010).
  90. Li, X., et al. Magnetic susceptibility contrast variations in multiple sclerosis lesions. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 43 (2), 463-473 (2016).
  91. Dal-Bianco, A., et al. Slow expansion of multiple sclerosis iron rim lesions: pathology and 7 T magnetic resonance imaging. Acta Neuropathologica. 133 (1), 25-42 (2017).
  92. Sati, P. Diagnosis of multiple sclerosis through the lens of ultra-high-field MRI. Journal of Magnetic Resonance. 291, 101-109 (2018).
  93. Griswold, M. A., et al. Generalized autocalibrating partially parallel acquisitions (GRAPPA). Magnetic Resonance in Medicine. 47 (6), 1202-1210 (2002).
  94. Hammond, K. E., et al. Development of a robust method for generating 7.0 T multichannel phase images of the brain with application to normal volunteers and patients with neurological diseases. NeuroImage. 39 (4), 1682-1692 (2008).
  95. Haacke, E. M., et al. Quantitative susceptibility mapping: current status and future directions. Magnetic Resonance Imaging. 33 (1), 1-25 (2015).
  96. Langkammer, C., et al. Quantitative susceptibility mapping in multiple sclerosis. Radiology. 267 (2), 551-559 (2013).
  97. Eskreis-Winkler, S., et al. Multiple sclerosis lesion geometry in quantitative susceptibility mapping (QSM) and phase imaging. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 42 (1), 224-229 (2015).
  98. Chawla, S., et al. Longitudinal study of multiple sclerosis lesions using ultra-high field (7T) multiparametric MR imaging. PLOS ONE. 13 (9), 0202918 (2018).
  99. Kolasinski, J., et al. A combined post-mortem magnetic resonance imaging and quantitative histological study of multiple sclerosis pathology. Brain. 135 (10), 2938-2951 (2012).
  100. De Santis, S., et al. Evidence of early microstructural white matter abnormalities in multiple sclerosis from multi-shell diffusion MRI. NeuroImage: Clinical. 22, 101699 (2019).
  101. Filippi, M., et al. Microstructural magnetic resonance imaging of cortical lesions in multiple sclerosis. Multiple Sclerosis. 19 (4), 418-426 (2013).
  102. Granberg, T., et al. In vivo characterization of cortical and white matter neuroaxonal pathology in early multiple sclerosis. Brain: a Journal of Neurology. 140 (11), 2912-2926 (2017).
  103. Holland, D., Kuperman, J. M., Dale, A. M. Efficient correction of inhomogeneous static magnetic field-induced distortion in Echo Planar Imaging. NeuroImage. 50 (1), 175-183 (2010).
  104. In, M. -. H., Posnansky, O., Beall, E. B., Lowe, M. J., Speck, O. Distortion correction in EPI using an extended PSF method with a reversed phase gradient approach. PloS one. 10 (2), 0116320 (2015).
  105. Van de Moortele, P. F., et al. B(1) destructive interferences and spatial phase patterns at 7 T with a head transceiver array coil. Magnetic Resonance in Medicine. 54 (6), 1503-1518 (2005).
  106. Collins, C. M., Liu, W., Schreiber, W., Yang, Q. X., Smith, M. B. Central brightening due to constructive interference with, without, and despite dielectric resonance. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 21 (2), 192-196 (2005).
  107. Yang, Q. X., et al. Manipulation of image intensity distribution at 7.0 T: passive RF shimming and focusing with dielectric materials. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 24 (1), 197-202 (2006).
  108. Teeuwisse, W. M., Brink, W. M., Webb, A. G. Quantitative assessment of the effects of high-permittivity pads in 7 Tesla MRI of the brain. Magnetic Resonance in Medicine. 67 (5), 1285-1293 (2012).
  109. van Gemert, J., Brink, W., Webb, A., Remis, R. High-permittivity pad design tool for 7T neuroimaging and 3T body imaging. Magnetic Resonance in Medicine. 81 (5), 3370-3378 (2019).
  110. Vaidya, M. V., et al. Improved detection of fMRI activation in the cerebellum at 7T with dielectric pads extending the imaging region of a commercial head coil. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 48 (2), 431-440 (2018).
  111. Brink, W. M., vander Jagt, A. M., Versluis, M. J., Verbist, B. M., Webb, A. G. High permittivity dielectric pads improve high spatial resolution magnetic resonance imaging of the inner ear at 7 T. Investigative Radiology. 49 (5), 271-277 (2014).
  112. Lundkvist, M., et al. Characterization of anti-natalizumab antibodies in multiple sclerosis patients. Multiple Sclerosis. 19 (6), 757-764 (2013).
  113. Moccia, M., et al. Advances in spinal cord imaging in multiple sclerosis. Therapeutic Advances in Neurological Disorders. 12, 1756286419840593 (2019).
  114. Zhao, W., et al. Nineteen-channel receive array and four-channel transmit array coil for cervical spinal cord imaging at 7T. Magnetic Resonance in Medicine. 72 (1), 291-300 (2014).
  115. Sinnecker, T., et al. MRI phase changes in multiple sclerosis vs neuromyelitis optica lesions at 7T. Neurology: Neuroimmunology & Neuroinflammation. 3 (4), 259 (2016).
  116. Wenz, D., et al. Millimeter spatial resolution in vivo sodium MRI of the human eye at 7 T using a dedicated radiofrequency transceiver array. Magnetic Resonance in Medicine. 80 (2), 672-684 (2018).
  117. Huhn, K., Engelhorn, T., Linker, R. A., Nagel, A. M. Potential of Sodium MRI as a Biomarker for Neurodegeneration and Neuroinflammation in Multiple Sclerosis. Frontiers in Neurology. 10 (84), (2019).
  118. Bolo, N. R., et al. Brain Pharmacokinetics and Tissue Distribution In Vivo of Fluvoxamine and Fluoxetine by Fluorine Magnetic Resonance Spectroscopy. Neuropsychopharmacology. 23 (4), 428-438 (2000).
  119. Ji, Y., et al. Eight-channel transceiver RF coil array tailored for 1H/19F MR of the human knee and fluorinated drugs at 7.0 T. NMR in Biomedicine. 28 (6), 726-737 (2015).
  120. Starke, L., Pohlmann, A., Prinz, C., Niendorf, T., Waiczies, S. Performance of compressed sensing for fluorine-19 magnetic resonance imaging at low signal-to-noise ratio conditions. Magnetic Resonance in Medicine. , 1-17 (2019).

Tags

MRIMultiple Sclerosis7.0 TeslaCerebral White MatterGray MatterLesionsSpatial ResolutionSignal-to-noise RatioSensitivity GainPathologyRadiographerPulse OximeterRadio Frequency Head CoilISO CenterB0 Map3D ShimFrequency

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Waiczies, S., Els, A., Kuchling, J., Markenroth Bloch, K., Pankowska, A., Waiczies, H., Herrmann, C., Chien, C., Finke, C., Paul, F., Niendorf, T. Magnetic Resonance Imaging of Multiple Sclerosis at 7.0 Tesla. J. Vis. Exp. (168), e62142, doi:10.3791/62142 (2021).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image