Summary

Magnetic Resonance Imaging van Multiple Sclerose bij 7.0 Tesla

Published: February 19, 2021
doi:

Summary

Hier presenteren we een protocol om magnetische resonantie (MR) beelden te verkrijgen van multiple sclerose (MS) patiëntenhersenen bij 7,0 Tesla. Het protocol omvat de voorbereiding van de opstelling inclusief de radiofrequentiespoelen, gestandaardiseerde interviewprocedures met MS-patiënten, positionering van het onderwerp in de MR-scanner en MR-gegevensverzameling.

Abstract

Het algemene doel van dit artikel is om een state-of-the-art ultrahigh field (UHF) magnetische resonantie (MR) protocol van de hersenen bij 7,0 Tesla bij multiple sclerose (MS) patiënten te demonstreren. MS is een chronische inflammatoire, demyeliniserende, neurodegeneratieve ziekte die wordt gekenmerkt door witte en grijze stof laesies. Detectie van ruimtelijk en temporeel verspreide T2-hyperintense laesies door het gebruik van MRI bij 1,5 T en 3 T vormt een cruciaal diagnostisch hulpmiddel in de klinische praktijk om een nauwkeurige diagnose van MS vast te stellen op basis van de huidige versie van de McDonald-criteria van 2017. De differentiatie van MS-laesies van witte stoflaesies van andere oorsprong kan echter soms een uitdaging zijn vanwege hun lijkende morfologie bij lagere magnetische veldsterkten (meestal 3 T). Ultrahigh field MR (UHF-MR) profiteert van een verhoogde signaal-ruisverhouding en verbeterde ruimtelijke resolutie, beide de sleutel tot superieure beeldvorming voor nauwkeurigere en definitieve diagnoses van subtiele laesies. Vandaar dat MRI bij 7,0 T bemoedigende resultaten heeft laten zien om de uitdagingen van MS-differentiële diagnose te overwinnen door MS-specifieke neuroimaging markers te bieden (bijv. Centraal aderteken, hypointense rimstructuren en differentiatie van MS grijze stof laesies). Deze markers en andere kunnen worden geïdentificeerd door andere MR-contrasten dan T1 en T2 (T2*, fase, diffusie) en verbeteren aanzienlijk de differentiatie van MS-laesies van die welke voorkomen bij andere neuro-inflammatoire aandoeningen zoals neuromyelitis optica en Susac-syndroom. In dit artikel beschrijven we onze huidige technische aanpak voor het bestuderen van cerebrale witte en grijze stof laesies bij MS-patiënten bij 7,0 T met behulp van verschillende MR-acquisitiemethoden. Het up-to-date protocol omvat de voorbereiding van de MR-opstelling inclusief de radiofrequentiespoelen op maat voor UHF-MR, gestandaardiseerde screening, veiligheids- en interviewprocedures met MS-patiënten, patiëntpositionering in de MR-scanner en acquisitie van speciale hersenscans op maat voor het onderzoeken van MS.

Introduction

Multiple sclerose (MS) is de meest voorkomende chronische inflammatoire en demyeliniserende ziekte van het centrale zenuwstelsel (CZS) die uitgesproken neurologische invaliditeit bij jongere volwassenen veroorzaakt en leidt tot langdurige invaliditeit1,2. Het pathologische kenmerk van MS is de accumulatie van demyeliniserende laesies die optreden in de grijze en witte stof van de hersenen en ook diffuse neurodegeneratie in de hele hersenen, zelfs in normaal lijkende witte stof (NAWM)3,4. MS-pathologie suggereert dat ontsteking weefselbeschadiging in alle stadia van de ziekte veroorzaakt, zelfs tijdens de progressieve stadia van de ziekte5. De eerste klinische manifestaties van MS gaan vaak gepaard met omkeerbare episodes van neurologische tekorten en worden een klinisch geïsoleerd syndroom (CIS) genoemd, wanneer ze alleen suggestief zijn voor MS6,7. Bij afwezigheid van een duidelijk CIS moet voorzichtigheid worden betracht bij het stellen van een MS-diagnose: de diagnose moet worden bevestigd door follow-up en het starten van langdurige ziektemodificerende therapieën moet worden uitgesteld, in afwachting van aanvullend bewijs8.

Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) is een onmisbaar hulpmiddel bij het diagnosticeren van MS en het monitoren van ziekteprogressie9,10,11. MRI bij magnetische veldsterkten van 1,5 T en 3 T vertegenwoordigt momenteel een cruciaal diagnostisch hulpmiddel in de klinische praktijk om spin-spin relaxatietijd gewogen (T2)hyperintense laesies te detecteren en een nauwkeurige diagnose van MS vast te stellen op basis van de huidige versie van de McDonald-criteria van 20178. Diagnostische criteria voor MS benadrukken de noodzaak om de verspreiding van laesies in ruimte en tijd aan te tonen en alternatieve diagnoses uit te sluiten8,12. Contrastversterkte MRI is de enige methode om acute ziekte en acute ontsteking te beoordelen8maar toenemende bezorgdheid over mogelijke gadolinium hersenafzetting op lange termijn zou mogelijk de contrasttoepassing als een belangrijk diagnostisch hulpmiddel kunnen beperken13,14,17. Bovendien kan de differentiatie van MS-laesies van witte stoflaesies van andere oorsprong soms een uitdaging zijn vanwege hun op elkaar lijkende morfologie bij lagere magnetische veldsterkten.

Hoewel MRI zeker het beste diagnostische hulpmiddel is voor MS-patiënten, moeten MR-onderzoeken en protocollen de richtlijnen volgen van de Magnetic Resonance Imaging in MS-groep (MAGNIMS) in Europa18,19 of het Consortium of Multiple Sclerosis Centers (CMSC) in Noord-Amerika20 voor de diagnose, prognose en monitoring van MS-patiënten. Gestandaardiseerde kwaliteitscontrolestudies in overeenstemming met de nieuwste richtlijnen in verschillende ziekenhuizen en landen zijn ook cruciaal21.

MRI-protocollen op maat voor MS-diagnose en ziekteprogressiemonitoring omvatten meerdere MRI-contrasten, waaronder contrast dat wordt beheerst door de longitudinale ontspanningstijd T1,de spin-spin-ontspanningstijd T2, de effectieve spin-spin-ontspanningstijd T2* en diffusiegewogen beeldvorming (DWI)22. Harmonisatie-initiatieven leverden consensusrapporten op voor MRI in MS om te evolueren naar gestandaardiseerde protocollen die klinische vertaling en vergelijking van gegevens tussen sites23,24,25 vergemakkelijken. T2 -gewogenbeeldvorming is goed ingeburgerd en wordt vaak gebruikt in de klinische praktijk voor de identificatie van witte stof (WM) laesies, die worden gekenmerkt door hyperintense uiterlijk26,27. Hoewel het een belangrijk diagnostisch criterium is voor MS28,correleert de WM-laesiebelasting slechts zwak met klinische invaliditeit, vanwege het gebrek aan specificiteit voor de ernst van de laesie en de onderliggende pathofysiologie26,27,29. Deze waarneming heeft geleid tot verkenningen naar parametrische kartering van de transversale relaxatietijd T2 30. T2*-gewogen beeldvorming is steeds belangrijker geworden bij het afbeelden van MS. Het centrale aderteken in T 2 *gewogenMRI wordt beschouwd als een specifieke beeldvormingsmarker voor MS-laesies27,31,32,33. T2* is gevoelig voor ijzerafzetting34,35, die betrekking kan hebben op ziekteduur, activiteit en ernst36,37,38. T2* werd ook gemeld om hersenweefselveranderingen te weerspiegelen bij patiënten met kleine tekorten en vroege MS, en kan dus een hulpmiddel worden om de ontwikkeling van MS al in een vroeg stadium te beoordelen39,40.

Verbeteringen in MRI-technologie beloven veranderingen in het CZS van MS-patiënten beter te identificeren en clinici een betere gids te bieden om de nauwkeurigheid en snelheid van een MS-diagnose te verbeteren11. Ultrahigh field (UHF, B0≥7.0 T) MRI profiteert van een toename van de signaal-ruisverhouding (SNR) die kan worden geïnvesteerd in verbeterde ruimtelijke of temporele resoluties, beide de sleutel tot superieure beeldvorming voor nauwkeurigere en definitieve diagnoses41,42. Transmissieveld (B1+) inhomogeniteiten die een nadelig kenmerk zijn van de 1H-radiofrequentie die wordt gebruikt bij ultrahoge magnetische velden43 zou baat hebben bij meerkanaalstransmissie met behulp van parallelle transmissie (pTx) RF-spoelen en RF-pulsontwerpbenaderingen die de B1+ homogeniteit verbeteren en zo een uniforme dekking van de hersenen44vergemakkelijken .

Met de komst van 7,0 T MRI hebben we meer inzicht gekregen in demyeliniserende ziekten zoals MS met betrekking tot verhoogde gevoeligheid en specificiteit van laesiedetectie, centrale adertekenidentificatie, leptomeningeale verbetering en zelfs met betrekking tot metabole veranderingen45. MS-laesies zijn al lang aangetoond uit histopathologische studies om zich te vormen rond aderen en venules46. De periveneuze verdeling van laesies (centraal aderteken) kan worden geïdentificeerd met T2* gewogen MRI46,47,48 bij 3,0 T of 1,5 T, maar kan het best worden geïdentificeerd met UHF-MRI bij 7,0 T49,50,51,52. Anders dan het centrale aderteken, heeft UHF-MRI bij 7,0 T MS-specifieke markers verbeterd of blootgelegd, zoals hypointense velgstructuren en differentiatie van MS-grijze stoflaesies53,54,55,56. Een betere afbakening van deze markers met UHF-MRI belooft enkele van de uitdagingen van het onderscheiden van MS-laesies te overwinnen van die welke voorkomen bij andere neuro-inflammatoire aandoeningen zoals Susac-syndroom53 en neuromyelitis optica54, terwijl ook gemeenschappelijke pathogenetische mechanismen worden geïdentificeerd in andere aandoeningen of varianten van MS zoals Baló’s concentrische sclerose57,58.

Dit artikel erkent de uitdagingen en kansen van UHF-MRI voor de detectie en differentiatie van MS-laesies en beschrijft onze huidige technische aanpak om cerebrale witte en grijze stoflaesies bij MS-patiënten bij 7,0 T te bestuderen met behulp van verschillende beeldvormingstechnieken. Het up-to-date protocol omvat de voorbereiding van de MR-opstelling inclusief de radiofrequente (RF) spoelen op maat van de UHF-MR, gestandaardiseerde screening, veiligheids- en interviewprocedures met MS-patiënten, patiëntpositionering in de MR-scanner en acquisitie van hersenscans gewijd aan MS. Het artikel is bedoeld om beeldvormingsexperts, basisonderzoekers, klinische wetenschappers, translationele onderzoekers en technologen met alle niveaus van ervaring en expertise, variërend van stagiairs tot geavanceerde gebruikers en toepassingsexperts, te begeleiden op het gebied van UHF-MRI bij MS-patiënten, met als uiteindelijk doel synergetisch technologieontwikkeling en klinische toepassing te verbinden tussen disciplinaire domeinen.

Protocol

Dit protocol is voor studies die zijn goedgekeurd door de ethische commissie van de Charité – Universitätsmedizin Berlin (goedkeuringsnummer: EA1/222/17, 2018/01/08) en de afdeling Gegevensbescherming en Corporate Governance van de Charité – Universitätsmedizin Berlin. Geïnformeerde toestemming is verkregen van alle proefpersonen voordat ze in het onderzoek werden opgenomen. 1. Onderwerpen OPMERKING: Werving van MS-patiënten vindt meestal plaats op enkele dagen …

Representative Results

Een 26-jarige vrouw met de diagnose relapsing remitting MS (RRMS) werd onderzocht op 7,0 T met behulp van de bovenstaande protocollen(figuur 11). Sommige vervormingen in het B1+ profiel zijn waar te nemen in de MR-beelden. Dit wordt verwacht bij het overschakelen naar hogere resonantiefrequenties43; de kortere golflengten verhogen destructieve en constructieve interferenties105,<su…

Discussion

Het hier gepresenteerde protocol beschrijft een reeks MRI-sequenties met verschillende contrasten die meestal worden gebruikt bij het onderzoeken van MS-patiënten op 7,0 T. Samen met opkomende technologische ontwikkelingen vormen ze de basis voor verkenningen naar meer geavanceerde toepassingen in metabole of functionele beeldvorming.

Afgezien van hersenletsels, treffen laesies in het ruggenmerg vaak MS-patiënten die motorische, sensorische en autonome disfunctie veroorzaken. Beeldvorming va…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit project (T.N.) heeft gedeeltelijk financiering ontvangen van de European Research Council (ERC) in het kader van het Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie onder subsidieovereenkomst nr. 743077 (ThermalMR). De auteurs willen de teams bedanken van de Berlin Ultrahigh Field Facility (B.U.F.F.), Max Delbrueck Center for Molecular Medicine in de Helmholtz Association, Berlijn, Duitsland; bij de Swedish National 7T Facility, Lund University Bioimaging Center, Lund University, Lund, Zweden en bij het ECOTECH-COMPLEX, Maria Curie-Skłodowska University, Lublin, Polen voor technische en andere assistentie.

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

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).

Play Video

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).

View Video